苯乙烯工藝冷凝液熱能的綜合利用

【摘 ?要】苯乙烯工藝冷凝液出水溫度在80℃，經過換熱器（用循環水）冷卻到40℃左右后作為循環水補水使用，水量約75噸/小時，因溫度高于工業水溫度，增加了循環水裝置的熱負荷;同時，在夏季期間循環水溫度高，加上生產系統中部分冷凝器存在結垢，導致工藝側溫度無法完全冷卻，系統惡性循環。苯乙烯工藝凝液COD正常<40mg/l，高于工業水COD（約10mg/l），為了去除其中的COD，保證循環水裝置的穩定運行，在循環水中補加氧化性殺菌劑（消耗約1.5噸/天），使得循環水中氯離子偏高（正常運行在340 mg/l左右），若發生冷卻器泄漏，會造成苯乙烯裝置催化劑損傷。針對以上問題，通過建一套反滲透裝置、增加凝液換熱器及在線檢測設備等監控手段，確保將工藝冷凝液中COD去除后作為鍋爐補水的脫鹽水，達到熱能綜合利用效果。

【關鍵詞】RO反滲透制脫鹽水;COD去除;熱能綜合利用

引言

苯乙烯全國合計二十余家企業，其生產中產生的工藝凝液工藝均采取粗苯乙烯冷凝器出來的油相和水相冷凝液進入到粗苯乙烯分離罐中進行油水分離，分離出來的水相被直接送往汽提塔C-2304中蒸汽汽提除去其含有的少量的烴類，該工藝凝液水出水溫度80℃左右，水中總有機碳小于1Pmm，COD正常<40mg/l，目前行業內常規采用直排或者降溫后作為循環水補水使用，造成了能源及其他藥物的浪費（作為循環水補水需循環水中補加氧化性殺菌劑）。

1.苯乙烯裝置工藝凝液經反滲透處理

出水（66.8 m3/h）進入混床后與進水經換熱器換熱后送熱電廠熱水箱，出水電導<0.2us/cm、TOCi≤400μg/L，達到鍋爐補水標準。濃縮后高COD（COD≤300ppm）廢液（5 m3/h）再次反滲透處理產生3.4 m3/h的工業水及1.6 m3/h高濃度廢液，工業水作為循環水補水直接送循環水水池，高濃度廢液（1.6 m3/h）和混床再生廢水（1.2 m3/h）排至B4501后送南廠污水總排口;沙濾器排污（2.2 m3/h）去雨水線（事故狀態下排至B4501后送南廠污水總排口）;為避免因裝置異常導致反滲透裝置出水異常，確保反滲透裝置進水合格，苯乙烯SC2320出口在線表（AI-23021）數值高于10ppm時，苯乙烯工藝凝液自動切換至循環水補水，反滲透裝置停止進苯乙烯工藝凝液。為確保反滲透裝置出水達標，在混床外送出水管道上安裝PH、TOCI、電導表等在線表在線監控。為確保在線表數據準確，在反滲透裝置在線表取樣管線增加水恒溫裝置。

2.經濟效益預估

2.1次鈉使用量節約9.88萬/年

次鈉消耗10噸/周，凝液去除后，次鈉消耗參考其他常規循環水，次鈉消耗用量。從表格可以看出一年次鈉費用減少9.88萬元。

2.2降低循環水裝置熱負荷節約18.3萬元/年

凝液回收去熱電廠廠后，降低了循環水系統熱量，具體降低的熱量如下：

（1）原工藝凝液換熱循環水熱量為1.2*107KJ/h。循環水上水溫度30℃，回水溫度40℃，循環水流量為286T/h，水的比熱容為4.2*103J/（kg·℃），根據公式Q=cm△t，即Q=4.2*103*286*103*（40-30）=1.2*107KJ/h

（2）凝液作為循環水補水增加的熱量為0.315*106KJ/h。經E-4201冷凝后，凝液溫度為40℃，工業水溫度為30℃，流量為75T/h，根據公式Q=cm△t，即Q=4.2*103*75*103*（40-30）=0.315*106KJ/h

（3）凝液出水二次降溫需消耗循環水換熱熱量為0.504*106KJ/h。凝液進水溫度51℃，出水溫度35℃，循環水流量為75T/h，水的比熱容為4.2*103J/（kg·℃），根據公式Q=cm△t，即Q=4.2*103*75*103*（51-35）=0.504*106KJ/h。凝液回收去熱電廠廠后，循環水系統每小時降低了熱量=1.2*107KJ+0.315*106KJ-0.504*106KJ =1.011*107KJ

（4）工藝凝液不作為循環水補水對循環水水溫的影響可按照如下方式進行計算：?系統負荷不變的情況下，蒸發量維持不變;?工業水與工藝凝液補充比1：1，補充量均為75m3/h;?工業水水溫以30度、工藝凝液40度計算;夏季平均排污量25m3/h，系統保有水量4000m3;?因工藝凝液的溫度比工業水溫度高，根據公式Q=cm△t，即△t=Q/ cm。所以計算模型如下：系統水溫的增加=工藝凝液貢獻的熱量/（保有水量+1天的排污量）△T=1.011*107/（4.2*103*4600）=0.523℃循環水溫度下降對苯乙烯裝置的影響有：

2.3循環水排污減少節約工業水24萬/年

因為雨水口氯離子指標從400 mg/l降低為250 mg/l，為控制循環水排污水達標排放，循環水排污從原來25 m3/h增加為45 m3/h。

循環水節約工業水費=20*1.5*8000=24萬元（工業水成本價格1.5元/噸）

2.4 RO制工業水節約工業水4.08萬

制脫鹽水產生的高濃度溶液（5m3/h）通過反滲透可以制成工業水（3.4 m3/h）后作為循環水補水，減少循環水從管網補水

RO制工業水節約費用=3.4*1.58*8000=4.08萬

2.5 RO制脫鹽水熱值產生效益290.7萬元/年（大約節約4275噸標煤）

脫鹽水日常平均溫度為20℃（春季溫度為13.5℃），加熱到70℃需消耗標煤，根據公式Q=cm△t計算，折算標煤為0.008噸（溫度升高按50℃/噸水）即Q=4.2*103*1*103*（70-20）=2.1*105KJ，（其中Q為熱能，單位焦耳，字母J;C為比熱容，單位焦耳/千克·攝氏度，字母J/Kg·℃;M為質量，單位千克，字母Kg;△t 為溫度變化，單位攝氏度，字母℃;;標準煤每kg可以燃燒放出7000卡熱量;鍋爐效率按90%計算）

RO制水產生熱能效益=RO出水量*出水時間*每噸溫度升高50℃折算標煤量*標煤價格=66.8 *8000*0.008*680≈290.7萬元/年

3.結論

（1）通過小試相關數據可以看出，苯乙烯高COD工藝凝液通過R0反滲透加混床及活性炭吸附處理成脫鹽水作為鍋爐補水，回收其中的熱能是可行的;

（2）通過成本比較數據可以看出，處理75m?/h的工藝凝液裝置（投資800萬左右），大概需2.5年收回投資成本。

作者簡介：陳磊（1975.12--），男，漢族，江蘇泰興人，大專，助理工程師，研究方向為節能減排。