煤制乙二醇裝置系統節能降耗的挖潛改造

宋 毅，劉鵬飛

（陽煤集團壽陽化工有限責任公司，山西 壽陽 045400）

乙二醇是一種重要的有機化工材料，工業中主要通過石油來生產乙二醇，雖然技術路線成熟，但不符合我國資源現狀，從而導致石油制乙二醇產能不足，無法完全滿足市場的需要。我國煤炭資源較為豐富，使用煤制乙二醇存在一定的資源優勢。但近年來，一方面，國際油價維持在較低位運行；另一方面，國家對煤礦企業進行改革整合及去產能化，煤價上漲，噸乙二醇成本大幅上漲，煤基乙二醇與石油路線乙二醇競爭力下降，為國內煤制乙二醇生產企業帶來嚴峻挑戰。

陽煤集團壽陽化工有限責任公司（簡稱壽陽化工）乙二醇項目建設年產20 萬t，總投資約37 億元，于2013 年10 月正式開工，2015 年末試車投運，2016 年11 月16 日產出聚酯級乙二醇，2017 年9 月1 日順利通過滿負荷量72 h 性能考核驗收，實現單日乙二醇產量675.89 t，其中優等品619.76 t，超出項目設計產量近20 t。本文介紹了乙二醇項目自開車投運以來，為全面節能降耗，實施的空分液氮電加熱器改造、汽輪機組廢熱回收改造、冷箱粗甲烷廢氣回收改造、0.7 MPa 氮氣管網改造、排污膨脹罐污水回收等挖潛改造，助力企業節能降耗。

1 空分液氮電加熱器改造

壽陽化工氮氣的供應是利用蒸汽加熱水浴式汽化器產生的蒸汽對液氮進行加熱，之后外送至各所需裝置，但是在全廠停車（即鍋爐停車）的情況下，因無蒸汽供應，所以無法提供系統置換氮氣、保壓氮氣、筒倉降溫氮氣和儲罐安保氮氣，需要外購瓶裝氮氣，成本較高。

為解決以上問題，壽陽化工對空分水浴式汽化器進行了改造，新增電加熱器和循環泵，在全廠停車期間，利用電加熱器和循環泵對水浴式汽化器中的脫鹽水進行加熱和循環，從而達到將液氮汽化的目的。2018 年4 月3 日，空分水浴式汽化器電加熱器技改完成，2018 年4 月11 日調試完成，在大修期間即可投入使用。以2018 年大修期間為例，運行400 h，汽化氮氣共計479 067 m3，其中0.7 MPa 氮氣249 842 m3、4.5 MPa 氮氣229 225 m3，如果使用瓶裝氮氣，需消耗約106 459 瓶（每瓶按40 L、13.5 MPa，釋放4.5 m3氮氣計算），合計費用1 597 萬元（按瓶裝氮氣的價格為150 元/瓶計算）。

此舉保證了大修期間全廠安保氮氣、后工序置換氮氣和合成催化劑更換保護氮氣的供給。

2 汽輪機組廢熱回收改造

壽陽化工乙二醇項目CO 壓縮機汽輪機組汽封蒸汽原設計排至0.5 MPa 低壓蒸汽管網或對空排放，在實際運行過程中發現汽封漏氣嚴重，放空壓力為0.25 MPa，無法順利并入低壓蒸汽管網，只能從放空消音器處排空，造成了資源和能源的浪費，增加了污水處理的負荷。為了回收這部分蒸汽及蒸汽冷凝液，壽陽化工經過充分論證，進行了以下整改：一是CO 壓縮機汽輪機組汽封漏氣壓力0.25 MPa、溫度300 ℃、流量約10 t/h，在汽封管線處增加管線，將汽封漏氣引至氣化除氧站（除氧站壓力50 kPa，溫度103 ℃），作為除氧站蒸汽使用；二是在CO 循環氣壓縮機和CO壓縮機汽輪機組汽封冷凝器冷凝液出口增加冷凝液回收裝置，將回收的冷凝液送回凝液回收管網，至脫鹽水站回收利用。

該項目于2018 年4 月全部完工并投入使用。將CO 壓縮機汽輪機組汽封漏氣全部回收至氣化除氧站作為蒸汽來源，減少了蒸汽直排，且冬季管廊結冰情況有所改善，消除了安全隱患，降低了冬季防凍工作難度；在CO 循環氣壓縮機和CO 壓縮機汽輪機組汽封冷凝器冷凝液出口安裝冷凝液回收裝置后，將就地排放的冷凝液回收至凝液管網，不僅減少了冷凝液外排造成的水資源浪費，還降低了污水處理壓力。此項目回收外排蒸汽約10 t/h、冷凝液約8 t/h，按照蒸汽90元/t、凝液9 元/t、污水處理成本5.6 元/t 計算，全年（按照7 200 h 計算）可創造經濟效益約732 萬元。

3 冷箱粗甲烷廢氣回收改造

壽陽化工深冷分離裝置冷箱出口粗甲烷氣（甲烷體積分數約16%，其余部分為CO）排放量約700 m3/h，原設計直接排放至燃料氣管網或火炬，但在實際運行中，燃料氣管網長期處于“過剩狀態”，粗甲烷氣直接排至火炬，造成了有效氣浪費。

為合理利用現有資源、節能降耗，經過論證，決定在粗甲烷氣出冷箱管線手閥后增加管線，將部分粗甲烷氣送至天然氣管網供所需工序使用，除2 臺氣化爐停車及點爐時需用天然氣外，天然氣管網均使用粗甲烷氣作為氣源，減少了天然氣的使用。

該項目在2018 年5 月11 日投用后，天然氣出口閥全部關閉，將粗甲烷氣至天然氣管線閥門全開，粗甲烷氣替代天然氣供硫回收制硫爐、尾氣焚燒爐及放空火炬長明燈使用。2018 年天然氣消耗量較2017 年降低約900 000 m3，按現行天然氣價格2.97 元/m3計算，節約天然氣費用267.3 萬元；改造投資成本1.36 萬元，在5 月11 日投用后，至5 月18 日投資成本已經收回，回收期僅8 d，節能效果顯著。

4 0.7 MPa 氮氣管網改造

壽陽化工0.7 MPa 液氮泵在運行中因頻繁出現泵氣縛而無法輸送氮氣，嚴重影響系統的穩定運行，通過多方研判，壽陽化工在深冷分離裝置氮壓機放空調節閥與前手閥之間增設管道，將氮壓機的氮氣通過管道并至0.7 MPa 氮氣管網，氮壓機工況如下：設計循環量19 000 m3/h（實際循環量14 000 m3/h），出口壓力0.8 MPa，系統循環補充氮氣主要來源為液氮蒸發和0.42 MPa 氮氣。氮壓機組的作用主要為深冷分離裝置進行冷、熱量二次分配，同時靠節流作用為冷箱提供部分冷量，系統長期放空量約800 m3/h～1 000 m3/h（0.7 MPa 氮氣管網在非停車狀態下用量為400 m3/h～700 m3/h）。

該項目改造于2020 年8 月施工完成后，保證了0.7 MPa 氮氣系統的壓力穩定，減少了液氮泵的使用頻次以及檢維修頻次，0.7 MPa 液氮泵在非停車期間停用，年節省電費4.22 萬元，節省蒸汽19.00 萬元，節省氮氣172.13 萬元，總收益為195.35 萬元。

5 變換排污膨脹罐排水接入循環水回水管網改造

變換排污膨脹罐（V-21010）主要收集變換汽包、廢鍋一、廢鍋二排污水，溫度50 ℃～55 ℃，流量5 m3/h～15 m3/h，壓力0.5 MPa，原設計通過生產污水管網送至污水處理裝置，但污水處理費用高（6.16 元/m3）、處理難度大，處理難度大的原因在于溫度高。對廢水進行分析，發現其水質較好（其中硬度、電導率等指標均遠高于一次水指標），可回收。

通過多方研判，壽陽化工決定將此部分水就近接至循環水回水管網進行回收。該項目自2019 年5 月實施完成后運行穩定。按污水處理費用6.16 元/m3、一次水成本4.00 元/m3、流量8 m3/h 考慮，全年收益：（6.16+4.00）×7 200×8=58.52 萬元。

6 結 語

壽陽化工針對煤制乙二醇裝置生產運行中存在的不同問題，對癥下藥，選擇合適的解決措施，不斷挖掘裝置潛能，使生產裝置更節能、環保、高效地運行，并實現了較好的經濟效益。通過實施空分液氮電加熱器改造，在保證大修期間全廠安保氮氣、后工序置換氮氣和合成催化劑更換保護氮氣供給的同時，實現節省瓶裝氮氣費用約1 597 萬元/a；汽輪機組廢熱回收改造不僅減少了冷凝液外排造成的水資源浪費，還降低了污水處理壓力，可創造經濟效益約732 萬元/a；冷箱粗甲烷廢氣回收改造在減少外購天然氣使用的同時，可將直排的粗甲烷加以回收利用，節約天然氣費用約267 萬元/a；0.7 MPa 氮氣管網改造保證了0.7 MPa 氮氣系統的壓力穩定，減少了液氮泵的使用頻次以及檢維修頻次，改造后的總收益約195 萬元/a；排污膨脹罐改造通過回收指標較好的部分污水，可減輕污水處理壓力，收益約59 萬元/a。