优化利用蒸馏用汽

林淑萍

(唐山三友化工股份公司 安全生产部,河北 丰南 063305)

优化利用蒸馏用汽

林淑萍

(唐山三友化工股份公司 安全生产部,河北 丰南 063305)

通过分析影响蒸氨汽耗的原因、现状,找出解决降低蒸馏汽耗的优化流程及设备结构。

蒸馏废液热量;热泵;优化

股份公司始终把节能减排工作摆在企业管理的重要位置,用科学发展观指导企业节能减排,将资源高效利用、节能降耗等作为企业管理的核心,坚持节能优先、提高能源利用效率,节能与结构调整、技术进步和加强管理相结合,大力调整和优化结构,开发和推广应用节能技术。按照“减量化、再利用、再循环”的方针,将节能重点放在优化生产工艺上。淘汰落后工艺,采用节能工艺,降低吨产品能耗。

股份公司在2008年度企业能源消费75万t标煤中,公司消耗电力占总能源消费量的3.58%,蒸汽占总能源消费量的75.87%,焦炭占能源消费总量的20.55%。纯碱蒸汽能耗占综合能耗约75%,其汽耗主要包括用来驱动CO2气压缩机、真空机的中压蒸汽和煅烧用中、低压蒸汽,其乏汽作蒸氨和其它方面热源用,还有补充蒸氨的低压蒸汽以及盐水、碳化等工序用的少量低压汽。而蒸氨用汽约占总汽耗的90%,所以产品汽耗的高低取决于蒸氨汽耗。而蒸氨汽耗的高低又取决于优化工艺及设备结构。

1 用喷射原理回收废液热量及蒸馏塔结构比较

1.1 蒸馏废液热量闪发回收手段

1)真空蒸馏工艺,不仅母液蒸馏采用较低压力操作;同时,以更高的真空直接闪发回收蒸馏废液的二次蒸汽,再用于淡液蒸馏系统。

2)用新鲜蒸汽以喷射的方法在闪发器内引成真空,使高温的蒸馏废液因降压而闪发出蒸汽。这样所取得的二次蒸汽可以根据膨胀压力的高低直接用于母液蒸馏塔,也可以用于淡液蒸馏。

3)将高温蒸馏废液经澄清处理后,借热交换器来制取热水,这种热水可以用作锅炉用水、生产工艺用水、也可以用作冬季采暖。

采用真空或喷射方法降压膨胀以回收蒸馏废液热量,可以是一级闪发,也可以是二级、三级闪发,闪发级数越多,显然可以回收的蒸汽量也就越多。

在以蒸汽喷射作动力的闪发过程,若系配合压力蒸馏工序,那么一般情况下,一级闪发大致可以回收蒸汽量为150～180 kg/t;若选用三级闪发,最大回收蒸汽可达400 kg/t左右;但回收量越多,技术上和使用管理上的难度就更大些。

实践证明,用喷射原理回收废液热量,用于单塔单系列容易达到预期效果,这样的配置,操作稳定性高。

1.2 蒸馏塔结构比较

塔的能力大小,很大程度上取决于设备因素,及选择适用的设备型式和合理的尺寸,股份公司原设计蒸馏塔为填料塔,由于其蒸量小且浪费能源,故对其进行改造,将其改成筛板塔,既增加了设备处理能力,又节约了蒸汽,同时延长了蒸馏塔的运行周期。

2 现 状

近几年,股份公司为降低蒸氨汽耗,改进工艺操作和完善设备结构,开发和引进节汽技术而不遗余力,并取得了一定的效果。塔顶出气和塔底废液的余热回收情况不是很好,采用喷射方法降压膨胀以回收蒸馏废液热量,采用一级、二级闪发并联回收方式,若个别塔况有变化,塔与塔之间影响很大,影响操作,影响蒸馏塔蒸馏效率。若热泵驱动热源压力及温度不符合热泵使用条件,同样也影响蒸馏用汽。所以蒸氨汽耗与其它先进企业汽耗有差距。我们继续对蒸氨系统进行优化改造。

3 优化改造及效益

3.1 蒸馏废热回收系统工艺及设备结构改造

1)由原来的并联回收方式改为单塔回收方式

进入蒸氨塔的能量,除了一部分消耗于过程所需的反应热外,很大一部分则由废液排出,废液温度为110～113℃,出塔前,其上空压力为39.2～58.8 kPa(表压),所以回收其热量尤为重要。

蒸馏工序是制碱过程能耗最大的工序,对该工序生产过程的优化直接关系到整个生产过程的节能效果,进入蒸馏塔的能量除一部分用于过程所需的反应热外,很大一部分由废液带出,可以采取措施回收这部分能量。目前各个厂家都采用不同的方式对蒸馏废液所带能量进行回收,其中潍坊碱厂采用真空蒸馏方式回收效果较好,但真空蒸馏改造投资巨大。我公司原有闪蒸系统因热泵效率较低,加上回收工艺流程的不合理,造成系统运行效果较差并影响蒸馏塔的正常运行。与西南交大合作对热泵进行优化改造,由原来的并联回收方式改为单塔回收方式,减少塔与塔之间的互相影响,针对不同塔况分别进行回收,力争做到该系统的废热零排放。可增加回收蒸汽量。根据公司目前实际生产情况,股份公司与西南交大合作对热泵实施优化改造,在以0.5 MPa蒸汽为动力源的情况下,调整喷嘴参数,使其吸入比λ≥2,在新上9#蒸馏塔做生产试验,根据试验参数不断改进热泵参数及回收流程,试验成功。并且在 2008 年已实施 1#、2#、9#、7#、8#蒸馏塔改造。2009年继续改造 3#、4#、5#、6#蒸馏塔 ,完成对整个系统的改造。

2)泡罩塔改筛板塔

筛板塔较之泡罩塔具有母液处理能力大、废液含氨低、蒸汽耗量低的优点。筛板塔吨碱蒸氨汽耗为1.8 t,泡罩塔吨碱蒸氨汽耗为2.0 t,将原2#蒸馏塔由传统的泡罩塔改成φ3000的筛板蒸馏塔,预灰桶扩容。2008年4月设备投用并实施运行。筛板式蒸馏塔母液处理能力230 m3/h,母液当量6.4 m3/t碱。筛板塔吨碱蒸氨汽耗较泡罩塔低0.2 t。2008年4月底至2009年6月,该项目实施后节能效果非常好。还将继续改造泡罩蒸馏塔为筛板蒸馏塔,增加其蒸量,提高生产能力,延长运转周期,减少汽耗。

3)效益分析

2008年蒸馏用汽单耗1748 kg/t碱。

2009年1～6月蒸馏用汽单耗累计1714 kg/t碱。

经济效益:(1.748-1.714)×200×0.8658×120=700万元

3.2 压缩汽轮机背压系统升级改造

结合氨的分解蒸出的优化条件之一是足够高的温度与适当的低压。现阶段,蒸馏热泵用热源为0.245 MPa蒸汽,但热泵驱动热源压力为0.5～0.3 MPa。随着生产负荷的提高,低压蒸汽过剩,利用率下降的矛盾日渐突出。故应提高热泵驱动热源,达到热泵使用条件,提高热泵效率,提高蒸馏温度,从而提高蒸馏效率。因此,将10#、11#汽轮背压汽由原来0.3 MPa提高到0.5 MPa,去6#、7#蒸馏塔热泵。项目投用后,达到低压蒸汽科学、合理梯级利用效果,提高热泵驱动动力,提高热泵效率,稳定蒸馏塔工况,降低蒸馏汽耗。

图1、2分别为压缩汽轮机背压系统改造前、后流程图。

预计效益:500万元

4 结 语

通过对蒸馏系统的设备及工艺的优化改造,随着项目的实施,蒸馏汽耗将大大降低,使吨碱能耗也有了较大幅度降低,并取得可观的经济效益。

[1]大连化工研究设计院.纯碱工学,第二版[M].北京:化学工业出版社,2004

TQ 114.161

:C

:1005-8370(2011)02-09-02

2010-05-18

林淑萍,大专文化,工程师,从事节能技术工作20余年。