電石乙炔VCM冷凍系統技術升級改造總結

高秀華，楊會喜，王永杰

（1.滄州職業技術學院，河北 滄州061001；2.滄州聚隆化工有限公司，河北 滄州061001）

滄州聚隆化工有限公司（以下簡稱“聚隆化工”）從1999年建廠起電石乙炔VCM生產系統中使用活塞式壓縮機氨制冷技術提供冷凍水。該技術較為落后，設備老化，制冷效率低下，造成制冷設備整體制冷能力下降，而且能源消耗很大。活塞式壓縮機氨制冷設備還容易出現有毒氣體氨氣的泄漏，存在很大的安全及環境污染隱患。從2018年開始，聚隆化工隨著裝置的復產，準備陸續進行相關生產裝置技術創新和改造，其中環保新型制冷節能技術改造主要是利用成熟的螺桿氟制冷技術替代原有的活塞式壓縮機氨制冷技術，提高設備的制冷能力及自動化水平，達到節能降耗的目的，并消除安全隱患。

1 冷凍系統技術升級改造項目介紹

聚氯乙烯樹脂是聚隆化工的主導產品，在氯乙烯單體（VCM）生產過程中多處工藝設備涉及冷凍水冷卻。根據冷卻溫度要求的不同分別設置了-35~0℃冷凍水2套系統。乙炔氣脫水、氯化氫脫水、VCM精餾等都涉及2套冷凍水系統。根據不同的工藝要求，0℃水系統共設9套相同的制冷量約184萬kJ/h電機功率250 kW的氨制冷機組，4臺流量486 m3/h功率75 kW的水泵；-35℃系統采用5臺制冷量約59萬kJ/h電機功率132 kW氨制冷機組，及3臺流量200 m3/h功率75 kW水泵。制冷機組主要包括氨蒸發器、氨液分離器、氨壓機、油氣分離器、立式氨冷凝器、氨液儲罐等設備，工作介質為氨。氨屬于有毒類物質，常溫狀態為氣體，主要對上呼吸道有刺激作用，被人吸入、接觸后會引起中毒。氨泄漏會直接危害人體健康，同時還會對環境產生不良影響。聚隆化工的氨制冷系統從1999年開始使用，時間較長，一些關鍵部件長期磨損，同時設備的密封性能逐漸下降，隨時可能出現氨氣泄漏，造成整個氨制冷系統制冷能力不足，水、電及氨的消耗定額增加，不僅運行費用較高，還給安全生產和社會環境帶來很大的隱患。

聚隆化工自建廠到現在20年間有多套螺桿氟制冷系統在其他裝置成功使用，涉及裂解裝置的激冷系統、液氯生產的氯氣冷凝系統、聚合冷卻系統等。如聚合系統的420萬kJ的氟制冷供水系統，供應的5℃冷凍水。制冷系統由螺桿中溫冷水機組、螺桿低溫鹽水機組等設備組成，其技術先進，自動化程度高，制冷效率高，采用半封閉式壓縮機。制冷系統的制冷劑為氟利昂R22，具有無腐蝕、不燃燒、不爆炸、熱穩定性和化學穩定性好等優點。自建成使用十多年來，機組一直運行平穩，安全可靠，且做到了無人值守，遠程操控，故障提前預警提示等功能。氟制冷系統在聚合生產裝置的實例應用情況表明螺桿冷水機組工藝先進，運行可靠，制冷效率高，實際制冷量可以達到或超過設計制冷量，完全符合冷凍水改造技術項目的要求。電石乙炔VCM裝置采用氟制冷系統流程工藝與聚合冷卻水系統工藝相似，因此，在電石乙炔VCM裝置采用氟制冷系統替代氨制冷系統是完全可行的。

2 冷凍系統技術升級改造方案

聚隆化工從工藝流程著手，盡量利用廠區現有資源，充分利用原有氨制冷系統廠房、場地，將氟制冷系統在原址區域內。具體的改造過程包括拆除原有的氨壓機，在其位置重做基礎安裝新制冷機組，安裝2套螺桿0℃冷水機組（電機功率753 kW）、2套-35℃冷水機組（電機功率400 kW），在廠房外拆除氨冷鹽箱，配套安裝1臺150 m3的0℃水罐3臺臥式離心泵等設備，安裝1臺100 m3的-35℃水罐2臺離心水泵。改造高壓配電室、低壓配電室；氟制冷節能技術改造項目共新增主體設備11臺，電器儀表200臺（套），閥門130個，鋪設電纜和儀表線約8 000 m。

3 改造試運行過程中應注意的問題

（1）設備關鍵部件堵塞問題。在螺桿冷水機組和配套管線的安裝調試過程中，為了防止關鍵部件堵塞，在蒸發器、控制閥、水泵等重要設備的進水管前安裝臨時過濾器，避免水中的雜質堵塞部件或雜物進入設備造成設備損壞。在制冷系統循環運行一段時間、管線內基本清潔后拆除臨時過濾器濾網只保留骨架，管路系統保安過濾器改用50目濾芯，減少水壓的損失。

（2）管線保溫問題。為了防止管線表面凝露結霜，在這次施工過程中，嚴格按照國家標準規定施工，著重檢查接縫處的處理情況。

（3）機器振動問題。為了防止機組振動影響管路安全，在機組進出口、水泵進出口均設置專用防振橡膠接頭。

（4）做好防止制冷劑泄漏的應急措施。氟制冷劑是一種常用的制冷劑，無毒，沒有氣味，在制冷過程的溫度范圍內不燃燒，沒有爆炸危險，而且熱穩定性好，但如果其大量泄漏，遇明火會分解產生有毒氣體，機組試運前要制定專項應急措施。

4 改造后運行總結

改造前，由于氨制冷系統老化，制冷能力不足，造成冷凍水送出不穩定，溫度不達標，使氯乙烯單體生產不能滿負荷，直接影響了氯乙烯的產量和質量。改造后，制冷系統冷凍水出水穩定，裝置運行平穩，大大提高了制冷能力，保證了冷量供應，保證了氯乙烯的產量，達到了節能降耗、減少環境污染、消除氨隱患的目標。

改造后，制冷系統的用電功率比氨制冷系統低629 kW，裝機容量減少22%，按全年運行8 000 h計算，則少耗電503.2萬kW·h，產生經濟效益300多萬元。

另外，公司氨冷系統建于1999年，投入生產后未進行過大的技術改造，液氨儲存系統的控制手段、電機的防爆要求等已不能滿足現行規范的要求，完善這些措施需投資200萬元，并且因裝置老化，檢修設備還需投入100萬元左右；這樣氨制冷要達到使用要求需投入資金近400萬元。新購買制冷機組需投入資金630萬元；如改為氟里昂螺桿機組只需多追加230萬元改造資金，改造當年就可收回投資。同時，由于自動化水平的提高，冷凍崗位人員取消，節約人力10人，年節約工資支出60萬元。

裝置運行3個月以來，運行平穩，節電達到預期，改造達到預期效果。

5 結語

聚隆化工電石法VCM制冷系統節能改造，采用了目前先進的制冷工藝技術，不僅節約了能源，還使裝置提升了自動化水平，實現了裝置遠程DCS控制和操作，消除了氨泄漏的風險。同時由于先進的制冷設備及自診斷故障聯鎖等自動化技術的引用，冷凍崗位取消的時機成熟，裝置現場的人工干預不再需要，冷凍系統改造實現了技術減人的目的。