環己醇精餾過程的節能工藝技術

魏新軍1 ， 李迎春1* ， 趙東璞 ， 馮 明

(1.平頂山市神馬萬里化工股份有限公司 ， 河南 平頂山 467000 ； 2.河南省化工研究所有限責任公司 ， 河南 鄭州 450052)

平頂山市神馬萬里化工股份有限公司的環己醇生產裝置自建成投產以來，經過引進—消化—吸收—再創新模式的國產化改造后，擁有了多項具有自主知識產權的專利技術，環己醇生產工藝技術及裝備居國內領先水平。由于歷史的原因，在引進該套環己醇生產裝置時，并沒有考慮到精餾能耗問題，使整套精餾系統處于高耗能狀態。在環己醇生產工藝中，精餾系統是保證產品質量的關鍵操作單元，是環己醇生產的能量消耗最大的工序，也是影響生產成本和市場競爭力的主要因素。因此，采用節能技術措施，降低精餾系統能耗，是整套環己醇裝置中的重要環節。

1 存在問題

化工生產的精餾系統大都維持一定的負壓狀態，可以降低物料的沸點和加熱源溫度，環己醇在57.328～62.661 kPa負壓條件下，沸點110～120 ℃。傳統環己醇生產中精餾過程為：氣化除雜后，粗環己醇以蒸氣狀態進入精餾塔，在塔內隨著塔頂降落下來的回流液凝結成液體進入再沸器，再次汽化后進入精餾塔完成精餾分離。由于粗環己醇蒸氣溫度高，含有大量熱能，進入精餾塔后，隨回流液變成液體，這部分熱能就白白損失掉了。精餾塔頂采出相是精環己醇蒸氣，需用大量冷卻水經換熱器冷凝變為液體成品，此時精環己醇蒸氣的熱值很高，經冷卻水換熱后這部分熱能也白白損失掉了，同時還需要將換熱后的冷卻水降溫，才能循環使用。粗環己醇以蒸氣狀態進入精餾塔和高熱值精環己醇蒸氣，這兩個過程物料潛熱很高。如何合理地回收利用這些余熱是降低環己醇生產成本的關鍵。

2 技術思路

對上述環己醇精餾工藝中存在的不足之處，設計并完善環己醇精餾過程的節能方法及設備，將粗環己醇除雜汽化器的熱能以水為介質，利用循環泵進行熱交換后回收，用于粗環己醇預加熱器，節省了粗環己醇預加熱器所需要的蒸氣能耗。將塔頂排出的精環己醇蒸氣經壓縮機壓縮后提高熱值，用作再沸器的熱源，減少中壓蒸汽的消耗量，降低生產成本，使之具有顯著的經濟效益。

3 技改工藝流程圖

環己醇生產精餾工藝流程圖見圖1。

環己醇生產中精餾節能過程如下：進料量6.3 t/h，其中環己醇78%，不揮發物12%，其他10%。將溫度15～20 ℃的粗環己醇經由粗環己醇經預加熱器加熱至55～60 ℃后，送入粗環己醇除雜汽化器將不能氣化的雜質分離去除(其中粗環己醇預加熱器熱源溫度為95～100 ℃，粗環己醇除雜汽化器熱源溫度為150～155 ℃，除雜后的環己醇蒸氣出料130～135 ℃)，然后進入環己醇蒸氣換熱器，以水為介質利用循環泵進行熱交換，換熱后的熱水回用作粗環己醇預加熱器熱源(環己醇蒸氣換熱器的冷卻水溫度20～25 ℃，換熱后溫度95～100 ℃，粗環己醇物料出口溫度70～75 ℃)。此時經過環己醇蒸氣換熱器熱交換的粗環己醇成為液體，進入精餾塔進行精餾，精餾塔塔頂出口的精環己醇蒸氣溫度110～115 ℃，采出的精環己醇蒸氣經壓縮機壓縮提升熱值后溫度達到135～140 ℃，符合再沸器熱源溫度135～140 ℃的要求,熱能利用后的低熱值的精環己醇蒸氣經冷凝器冷凝成液體，最后進入精環己醇成品罐。

1.粗環己醇預加熱器 2.粗環己醇除雜汽化器 3.環己醇蒸氣換熱器 4.循環泵 5.換熱水儲罐

4 技改工藝及裝置

管路布局：采用Φ100 mm管道連接，粗環己醇蒸氣換熱器內的粗環己醇液體出料口經設置在精餾塔側下部的粗環己醇液體入口進入精餾塔，精餾塔頂采出的精環己醇蒸氣與環己醇蒸氣壓縮機相連，作為再沸器的熱源，冷凝器流出來的是精環己醇。過程如下：將粗環己醇預加熱器(1)、粗環己醇除雜汽化器(2)、環己醇蒸氣換熱器(3)依次相連，其中粗環己醇預加熱器(1)換熱后的熱水出口通過管路與換熱水儲罐(5)相連，粗環己醇蒸氣換熱器(3)循環水進口通過循環泵(4)與換熱水儲罐(5)相連，經粗環己醇蒸氣換熱器(3)換熱后的熱水通過管路與粗環己醇預加熱器(1)的循環水進口相連；經粗環己醇蒸氣換熱器(3)換熱后的粗環己醇液體，由設置在精餾塔(7)側下部的粗環己醇液體入口(6)進入精餾塔(7)，精餾塔頂采出的精環己醇蒸氣與環己醇蒸氣壓縮機(8)入口相連，環己醇蒸氣壓縮機(8)的出口與再沸器(9)的熱源入口相連，再沸器(9)的熱源出口與冷凝器(10)相連，冷凝器(10)的出口與精環己醇成品罐(11)相連；再沸器(9)的物料汽化出口接入精餾塔(7)下部的環己醇氣相進口，精餾塔(7)底部的回流液出口與再沸器(9)的液相進口相連。

裝置要求：環己醇蒸氣換熱器為列管式結構，精餾塔為板式塔或填料塔，環己醇蒸氣壓縮機的壓縮比為1.8～2.2，再沸器為降膜式結構。粗環己醇蒸氣換熱器將熱能回收用于粗環己醇預加熱器，此時粗環己醇降至泡點溫度70～75 ℃，這樣既回收了熱能，又滿足了粗環己醇進入精餾塔的溫度條件。采用的環己醇蒸氣壓縮機，葉輪為受控渦方式，切線速度70 m2/s對應的機器馬赫數為1.2，葉片安裝角為55°，等熵效率為85%，流量彈性范圍70%～110%，壓比范圍1.8%～2.2%，無葉擴壓器出進口寬度比為0.92。環己醇蒸氣壓縮機充分利用精環己醇蒸氣熱量，經等熵壓縮后提高精環己醇蒸氣熱值用于再沸器，以少量的電能消耗換取高熱值的熱源，可以節省大量中壓蒸汽。

5 經濟效益分析

通過節能工藝技術改造，可節約中壓蒸汽8.5t/h，循環水580 m3/h(20～25 ℃)，增加電力消耗1 170 kW·h。以現行價格計算，中壓蒸汽175元/t，循環水0.2元/m3，電費0.7元/kW·h，二者年操作費用比較如下(每年運行時間按8 000 h計算)：原精餾蒸汽費用1 190萬元/年，循環水160萬元/年，電費75萬元/年，總計1 425萬元/年；技改后蒸汽費用80萬元/年；循環水67.2萬元/年，電費655.2萬元/年，總計802.4萬元/年；采用創新環己醇生產精餾工藝技術，每年可節約能源費用622.6萬元，大大降低了能耗和生產成本。