煤制乙二醇熱能綜合利用探討

和自營 游波 楊勇(河南能源化工集團濮陽永金化工有限公司，河南 濮陽 457000)

0 引言

蒸汽作為一種動力，被廣泛應用于石油、化工、等工業(yè)領域中。濮陽永金煤制乙二醇裝置，由于前系列煤化工裝置供應能力受限，乙二醇裝置充分回收利用高溫冷凝液，緩解前用水緊張的狀況，同時也為裝置的節(jié)能降耗，熱能優(yōu)化做出了貢獻。

2012 年7 月，濮陽永金煤制乙二醇項目正式建成投產(chǎn)，8月，產(chǎn)出達標乙二醇產(chǎn)品。裝置經(jīng)過將近幾年的運行，乙二醇項目工程技術人員不斷嘗試，探索經(jīng)驗，并對裝置進行了多次技術改造，推陳出新，保留原有技術優(yōu)勢，最終實現(xiàn)了裝置滿負荷穩(wěn)定運行。

在開車初期階段，由于合成氣壓縮機所用8.8MPa 蒸汽，背壓產(chǎn)生的的1.7MPa 蒸汽不能被充分利用，被迫放空，而0.5MPa蒸汽緊張，需要從煤化工裝置再次引入0.5MPa 蒸汽，經(jīng)過討論，增加了1.7MPa 減0.5MPa 減溫減壓裝置，解決了0.5MPa 蒸汽緊張問題。

濮陽乙二醇裝置不斷優(yōu)化系統(tǒng)，相繼增加了2 個雙酯分離塔和3 個DMC 精餾塔，當系統(tǒng)負荷達到100% 以后，產(chǎn)生的蒸汽凝液實際量很大，對外送輸送過程中相互影響，蒸汽凝液不能及時外排，影響到系統(tǒng)工況的穩(wěn)定，影響的裝置的穩(wěn)定運行。

濮陽永金技術部門為保證生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)，盡量減少廢水外排量，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標，對裝置蒸汽凝液管網(wǎng)進行了改造。

對分餾工段的熱能進行技改，不斷優(yōu)化系統(tǒng)，熱能得到有效利用。

1 改造方案

1.1 蒸汽網(wǎng)管減溫減壓改造

結合裝置開車初期，1.7MPa 蒸汽管網(wǎng)放空問題，2018 年11 月對蒸汽管網(wǎng)進行改造：在壓縮廠房南側1.7MPa 管網(wǎng)引1根DN350 的支管進入減溫減壓裝置，經(jīng)過減溫減壓后引入1 根DN350 的支管并入0.5MPa 蒸汽管網(wǎng)，正常生產(chǎn)后，停用該裝置，改造示意見圖1。

圖1 1.7MPa減0.5MPa蒸汽減溫減壓站

1.2 蒸汽冷凝液的回收方案

正常生產(chǎn)時，凝液總管外送150℃凝液量約155t/h 溫度較高且量較大。結合不同換熱器的穩(wěn)定，針對性的制定不同方案進行解決，技改示意如圖2。

圖2 蒸汽凝液回收流程圖

1.2.1 高溫蒸汽冷凝液的回收

乙二醇生產(chǎn)裝中，會產(chǎn)生大量的凝液，而且溫度較高，經(jīng)過討論研究，制定了技改方案，具體方案是：在凝液總管外送出口處(EG 廠南側)新增加一個容積為35m3的閃蒸罐RP9306，通過管道將冷凝液引人閃蒸罐進行閃蒸，控制閃蒸罐壓力在0.23～0.37MPa，降低凝液外送阻力，使乙二醇裝置各個換熱器用戶順利換熱。冷凝液在閃蒸過程中，經(jīng)閃蒸罐閃蒸產(chǎn)生的蒸汽送往0.2MPa 蒸汽管網(wǎng)，供應其他換熱設備，起到了回收利用的效果。凝液經(jīng)閃蒸后，不可避免造成熱能損失，凝液溫度下降至120℃左右，又在閃蒸罐底部增加2 臺流最為160m3/h 的冷凝液泵 P9306AB，以及在出口增加自動控制裝置，通過P9306AB 泵將冷凝液外送至煤化工裝置，作為鍋爐給水，另外在P9306AB 出口增加了出口管線，在冬季可以作為熱水對外出售。

1.2.2 低溫冷凝液的回收

低溫冷凝液溫度低較低，根據(jù)這個情況在壓縮崗位南側新增1 個容積為3.0m3、操作壓力為常壓的冷凝液收集槽RP9307，可有效收集低溫冷凝液，避免冷凝液就地排放。收集后的冷凝液通過冷凝液泵P9307 以及自動調(diào)節(jié)裝置送往RP9103，由冷凝液泵P9103 外送的冷凝液最終與冷凝液總管合并到一起外送，實現(xiàn)了冷凝液回收的目的，為公司增加了經(jīng)濟效益。

1.3 分餾工段熱能回收

2016 年8 月，分餾工段熱能回收技改項目完成并投用。技改后的工藝流程為：經(jīng)E407 加熱后的T401 釜液，進入新增分離罐，分離后的氣相進入T401，分離后的液相，經(jīng)新增產(chǎn)品精餾塔頂冷凝器進料泵送入新增產(chǎn)品精餾塔頂冷凝器E433 被T407頂氣相加熱。加熱后的氣相回到T401，加熱后的液相進入E404被0.5MPa 蒸汽加熱后，進入T401。T407 塔頂氣相經(jīng)E433 冷凝后，液相進入V407，氣相進入E413 進一步冷卻，之后原設計流程不變。熱能回收投用后，通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行收集分析，目前乙二醇裝置在100%負荷運行時，與未改造之前相比，蒸汽消耗每小時能節(jié)約蒸汽19 噸，改造示意圖如圖3。

乙二醇裝置通過不斷的技改實施和工藝操作優(yōu)化，各項物料單耗不斷下降，實現(xiàn)了乙二醇生產(chǎn)成本的大幅下降。特別是通過對T401、T407、T601 和T602 幾臺精餾塔的熱量回收利用技改項目的實施，以及生產(chǎn)期間加氫系統(tǒng)和精餾系統(tǒng)的操作優(yōu)化，大幅降低了蒸汽耗量，噸乙二醇耗蒸汽由6.7 噸以上降至5.5噸左右，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。

2 效果評價

1.7MPa 減0.5MPa 蒸汽減溫減壓站的投用，避免了管網(wǎng)1.7MPa 蒸汽浪費，解決0.5MPa 管網(wǎng)緊張的壓力，實現(xiàn)了蒸汽冷凝液的綜合利用。

冷凝液管網(wǎng)經(jīng)過改造后試運行，達到了目的，經(jīng)濟效益明顯，全裝置冷凝液全部回收外送，每天現(xiàn)場可減少凝液排放量約330t，解決了裝置運行的環(huán)保壓力，從源頭堵住了一個浪費源頭。

冷凝液管網(wǎng)運行正常后，各蒸汽用戶凝液外排通暢，系統(tǒng)工況良好，極大提高了系統(tǒng)的安全性，為裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)創(chuàng)造了良好條件。

分餾工段熱能回收，減少了熱能浪費，最大限度的使系統(tǒng)熱能得到平衡。

3 效益分析評估

冷凝液管網(wǎng)經(jīng)過改造投用后，大大減少了除氧水和0.5MPa蒸汽的消耗，降低生產(chǎn)成本，增加了經(jīng)濟效益。

通過計算，得到以下數(shù)據(jù)：在裝置100%負荷下，每天消耗除氧水約250t，除氧水價格約為20 元/t，按全年運行300 天計算，全年可節(jié)省費用為：

250×20×300=150(萬元)

閃蒸罐閃蒸蒸汽壓力按0.3MPa(g)計算，閃蒸后凝液溫度約為134℃，140t 水從158℃降至134℃需釋放熱量：Q=4.258kJ/(kg·K)，0.3MPa(g)下水的汽化潛熱r=2l63.7kJ/kg。

經(jīng)過計算可副產(chǎn)蒸汽量：

m=Q/r=4.258 kJ/(kg·K)×140000kg×26 K÷2163.7kJ/kg≈7.2t

圖3 熱能回收改造流程圖

每小時副產(chǎn)7.2 蒸汽送往低低壓蒸汽管網(wǎng)，即每小時可節(jié)約0.5MPa 蒸汽約7.2t，0.5MPa(g)蒸汽成本按照150 元/t，按全年運行300 天計算，全年可節(jié)省費用：

每次停車后再次開車，壓縮機C201 需要提前啟動，產(chǎn)生的1.7MPa 蒸汽需要放空15 小時，每小時約50 噸蒸汽，1.7MPa(g)蒸汽成本為220 元/t，每年開停車按5 次，全年可節(jié)省費用為：

分餾工段每年可節(jié)省費用：每小時節(jié)約蒸汽19 噸，每噸蒸汽按150 元，每年生產(chǎn)300 天，通過核算得出以下結果。

通過以上描述，綜合運算，每年可節(jié)省3000 萬元，經(jīng)濟效益顯著。

4 結語

通過對乙二醇裝置冷凝液管網(wǎng)的改造，解決了裝置運行過程中的瓶頸，對蒸汽冷凝液管網(wǎng)進行優(yōu)化，經(jīng)濟效果顯著，最大限度的適應現(xiàn)階段時代進步的趨勢，為公司的發(fā)展貢獻一份力量。