化工企业清洁生产案例分析

梁仁铸

摘 要：在某化工企业进行清洁生产审核辅导工作中，根据企业的特点，提出“酯化生产工艺改造”和“循环冷却水系统改造”等清洁生产改造方案，改进企业生产设施存在的缺陷，提高产品质量，大幅度降低企业的新鲜水用量，减少废水污染物的排放量，创造明显的经济效益和环境效益。由于该企业生产流程和工艺具有一定普遍性，相关清洁生产思路也具有广泛的借鉴意义。

关键词：化工 清洁生产 工艺改造 循环冷却水 节能减排

中图分类号：TQ325.3 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）006-067-02

1 前言

该化工公司是采用用多元醇、多元酸等进行酯化缩聚生产聚酯产品的企业。我公司作为清洁生产技术服务单位辅助该公司开展清洁生产审核工作。在该公司的清洁生产审核过程中，在我们帮助下，企业确定实施节能降耗的清洁生产方案多个。这里仅以2个效益明显的典型项目“酯化生产工艺改造”和“循环冷却水系统改造”作为例子，作为同类企业进行节能减排改造的借鉴。

2 企业情况

该公司生产过程的酯化反应需要加热、抽真空的条件下，通过反应釜间歇进行，反应的不同阶段要求的温度和真空度都不同。企业有新旧2套生产装置，新旧生产装置的差别主要是反应的加热方式不同，旧装置采用各反应釜独立配置的燃烧机燃烧柴油产生的烟气进行加热，而新装置则采用导热油锅炉进行供热。

3 问题和解决方案

3.1 酯化生产工艺改造

3.1.1 存在问题

本来新装置是在经过旧装置实践后，进行改进设计提升后的新建项目。但建成后经过一年多的试产，发现新装置虽然生产效率比旧装置高，但产品质量始终不如旧装置，返工率较高，企业技术人员多方查找原因，调整工艺，但始终未能解决问题。

针对新装置存在的质量问题，我们分析两套装置都属同一个企业管理，并由生产部统一管理生产和工艺，原料、配方、过程控制、人员、管理等因素都没有太大差异，并可以由技术管理人员调整改善，这些都不应该成为新装置产品质量问题的影响因素，问题原因还要从套装置设备和工艺的差异中查找。

从工艺、设备等方面来看最大差异就是两套装置加热方式不同，旧装置用燃烧机进行加热，由于燃烧机烟气导热系数小，单位体积比热容低，整个传热环节热量传递阻力最大在于烟气到反应釜壁间的气固间的传热，釜壁上的热量能通过物料的搅拌迅速均匀地传到物料中，反应釜壁温度较低，物料受热比较均匀；而新装置由盘管中通过的高温导热油加热，虽然导热油温度比燃烧机的烟气低，但液体导热油和气体的烟气比较具有导热系数大、单位体积比热容高的特点，传热环节阻力最大的地方变成了粘性较大的釜内物料，这就容易导致导热油加热盘管入口段的局部表面温度过高，这部位的反应物料温度过高，导致缩聚反应过度、副反应增加等问题，从而影响产品质量。而且反应在不同阶段要求的温度也不同，全部由高温导热油加热也有其不合理之处。

3.1.2 解决方案

由于新装置设备已经建成，不太可能改回燃烧机加热的模式。于是我们根据一些企业应用情况，建议该公司将原来的一级导热油加热系统改成二级导热油加热，改善一级导热油加热系统热冲击大、受热不均匀的问题。改造前后原理图见图1。

图1 反应釜加热方式改造示意图

从图1可以看出加热系统改造变化不大，改进后的二级导热油加热系统只是在原来进釜的加热盘管外增设一台导热油泵，构成二级闭环导热油循环系统，导热油泵流量大于原一级导热油最大流量，保证一级系统的导热油能全部通过油泵和二级系统的较低温度导热油混合降温后再进入加热盘管。初级导热油流量则根据反应物料加热温度的需要通过原有的调节阀加入二级导热油系统中进行渐次升温，避免高温的初级导热油直接进入加热盘管造成物料局部过热。只要导热油泵产生的流量大于调节阀全开时的初级导热油流量，则调节阀全开时也能确保把初级导热油全部引入加热盘管用于加热，并且由于少了盘管的阻力，导热油流量将比原来还大，因此理论上改造后系统并不会降低系统原有的最大升温速度，保持较高的生产效率，还可以在需要时保持升温均匀平稳，最大限度地消除了原来局部过热问题，也有利于不同反应阶段不同的温度控制。

经此改造虽然要增加一台导热油泵，增加了设备投入和电力消耗，电耗增加并不多，却换取产品质量的明显提升。而且系统升温平稳后，在保证产品质量前提下可以适当加快升温速度，缩短反应时间，提高生产效率，总体上降低单位产品能耗。

3.2 循环冷却水系统改造

3.2.1 存在问题

通过对企业用水量的统计发现该公司用水大户在于一般企业新鲜水用量不大的循环冷却水系统。因为该公司的循环冷却水系统除了供给各类换热设备的循环冷却水外，还同时作为水环真空泵的工作用水，而水环真空泵的工作用水经过使用后含有反应釜抽出来的有机物，必须排到污水站进行处理而不能返回循环系统重复使用，导致冷却水系统浓缩倍数过低，远低于一般循环冷却水系统2-4倍的浓缩倍数。

3.2.2 解决方案

水环真空泵用水主要起到真空泵内空间分隔作用，对水质要求不高，只要控制在一定温度之下就能保证真空泵正常工作。真空泵的流水在某种程度上只是为了避免工作过程中水温过高所要求的。而实际上这个真空泵的用水量已占到新鲜水量的75%。通过对现场设备观察分析发现，真空泵工作时排水温度较低，温升不明显，显然真空泵工作用水流量设置过大。因此我们建议在真空泵排水口设置温度传感器，再通过温度变送调节阀控制真空泵的水流量，以保证既满足真空泵正常工作，又能最大限度地减少真空泵工作用水的目的。

另外，我们还发现污水站处理后的废水水质较好，而且循环冷却水系统由于通过水环真空泵的排放，水置换量较大，能较好地维持系统水质，完全可以将部分处理后废水送回冷却水系统回用。为避免回用废水及浓缩倍数增加后循环冷却水水质恶化，可通过向冷却水系统投加水稳剂的方式提高冷却水的质量，保证冷却系统的运行效能。

经过温度控制改造，真空泵用水量已降低到原来的60～70%，对真空度没有不良影响。在污水站清水池增加一台水泵和相应的输送管网系统，将经过处理达标的废水送到循环水冷却池，直接将水用于循环冷却和真空泵使用。改造后废水回用量已达到30～34t/d，是原来循环冷却水系统新鲜用水量的1/3左右，其余部分仍由自来水补充。尽管回用水有机物含量有所增加，由于该系统受真空泵用水量大的影响，循环水系统的浓缩倍数很低，改造后水质情况良好，对生产工艺没有不良影响。

经过改造后，经过真空泵排放的污水量减少了，废水COD浓度有所增加，但没有超出污水站设计范围。由于水量减少，生化处理的停留时间比原来延长了0.8～0.9倍，更有利于污水处理。据测定，清水池COD浓度比原来降低5%左右，说明该改造对废水减排是有利的。加上废水的回用，排放废水量的降低，大大降低了COD等污染物的排放总量。

该项目改造投入费用很少，却大大降低了新鲜取水量。减排了大量的废水和污染物，经济和环境效益十分显著。

4 结束语

虽然作为清洁生产技术服务单位我们对于企业的实际生产情况和专业技术不如企业技术人员熟识，但我们有更广泛的节能降耗方面的技术知识，尤其是在外围水、电、汽供给等公用工程部分和一些通用设备与技术方面，我们能有机会接触到更多的企业，掌握更多的新技术和新工艺。

而企业方面，由于人力的限制往往并不十分熟识辅助工序的设备和技术，对节能降耗等新技术的认知度也较低。而我们服务单位可以通过接触大量的企业和新技术，发挥我们所长，配合企业可提出更多的解决方案，为企业做好清洁生产工作，创造更大的环境和经济效益，为企业和社会作出贡献。