申全勝 , 李俊超 , 于新功 , 代士凱 , 劉炳鑫*

(1.河南首恒新材料有限公司 , 河南 許昌 461000 ; 2.河南平煤神馬尼龍工程技術有限公司 , 河南 平頂山 467000)

我國環(huán)己醇產業(yè)伴隨著己內酰胺的產業(yè)發(fā)展,近年來發(fā)展尤為迅速,產能及產量快速增長,市場競爭較大,如何降低環(huán)己醇的生產成本,提高產品綜合競爭力,是環(huán)己醇生產企業(yè)首要面對的問題。本技術方案主要針對環(huán)己醇精制系統(tǒng)進行優(yōu)化技改,通過回收環(huán)己醇精餾塔中環(huán)己醇蒸汽的富余熱量用于其他產品的熱來源,從而降低產品蒸汽消耗量大的問題。同時對環(huán)己醇精制系統(tǒng)中產生的廢水進行了回收利用,降低了環(huán)保處理成本。本技術方案對環(huán)己醇生產企業(yè)的節(jié)能降耗具有重要意義。

1 環(huán)己醇精制系統(tǒng)工藝

水合反應后的物料由壓差送至環(huán)己醇分離塔,使用蒸汽噴射泵抽負壓至53.33 kPa進行蒸餾操作。蒸汽使用量1.2 t/h,含有低沸物的環(huán)己烯由塔頂抽出,通過冷凝器冷凝后進入環(huán)己醇分離塔回流罐的水層側,在環(huán)己醇分離塔回流罐水層側通過靜置分離,由界面計控制界面30%～40%,水量約1.8 t/h,通過位差排至廢水收集系統(tǒng)。物料溢流過內部的堰進入油層側,大部分作為回流返回到環(huán)己醇分離塔,剩余部分送到200#工序。從環(huán)己烯分離塔中間段抽出精制后的環(huán)己烯送至水合反應器,作為水合反應器反應物料使用。從塔底抽出約70%濃度的環(huán)己醇,經泵送至環(huán)己醇精制塔進料第一/二蒸發(fā)器,除去水合觸媒等固體物,氣相狀態(tài)供給環(huán)己醇精制塔。環(huán)己醇精制塔由蒸汽噴射泵控制壓力77.06 kPa進行減壓蒸餾,蒸汽使用量0.5 t/h。塔頂分離出低沸物經環(huán)己醇精制塔冷凝器冷凝后,進入環(huán)己醇精制塔回流罐,一部分作為回流返回環(huán)己醇精制塔,剩下部分送至環(huán)己醇分離塔。塔釜積聚的高沸物,經泵送往脫氫裝置燃燒器使用。產品環(huán)己醇從環(huán)己醇精制塔中間段抽出,經環(huán)己醇出料冷凝器冷凝后,送至環(huán)己醇成品儲罐。

2 存在問題

目前環(huán)己醇精制系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施可以從以下幾方面考慮:①環(huán)己醇精制塔第一/二蒸發(fā)器環(huán)己醇蒸汽約有45 t/h,溫度為165 ℃,此處環(huán)己醇蒸汽量大,熱量高,直接出料至環(huán)己醇精制塔。環(huán)己醇精制塔為控制塔頂各組分指標,采用回流操作,導致環(huán)己醇精制熱負荷增加,造成能量白白浪費。②環(huán)己醇精制系統(tǒng)兩臺塔器原設計采用蒸汽噴射泵進行抽真空,不僅消耗蒸汽量大,而且由于外界公用工程中壓蒸汽不穩(wěn)定,易導致各塔壓力波動,影響精餾分離提純效果,大量輕組分在系統(tǒng)中循環(huán),造成能源消耗較大。③環(huán)己醇分離塔回流罐分離水通過位差直接排至廢水處理系統(tǒng),外排水COD高,對廢水處理系統(tǒng)沖擊大。因此,基于以上影響因素,需要對環(huán)己醇精制系統(tǒng)進行優(yōu)化,達到減少蒸汽使用量、分離水回收利用、降低環(huán)己醇生產單耗的目的。

3 節(jié)能措施實施方案

3.1 增加環(huán)己醇分離塔換熱器,環(huán)己醇精制塔氣相出料

新增環(huán)己醇分離塔換熱器、環(huán)己醇精制塔進料冷凝器各一臺及相關附屬設備。環(huán)己醇分離塔濃度約70%的釜液,經環(huán)己醇分離塔釜泵送至環(huán)己醇精制塔第一/二蒸發(fā)器,頂部出來的環(huán)己醇蒸氣直接進入新增環(huán)己醇分離塔再沸器中進行換熱,環(huán)己醇蒸氣量通過調節(jié)閥控制流量,若環(huán)己醇蒸氣量過多時,環(huán)己醇蒸氣進入環(huán)己醇精制塔進料冷凝器中,用調節(jié)閥控制進入冷凝器中的環(huán)己醇蒸氣,形成液相環(huán)己醇,液相環(huán)己醇存放在環(huán)己醇精制塔進料緩沖罐里,用進料泵供給環(huán)己醇精制塔進料。由于環(huán)己醇精制塔氣相物料最終去向為環(huán)己醇分離塔,可通過調節(jié)閥控制塔頂壓力穩(wěn)定,塔頂氣相直接出料至環(huán)己醇分離塔。這種操作,將環(huán)己醇精制塔第一/二蒸發(fā)器蒸發(fā)熱量用于環(huán)己醇分離塔,避免了環(huán)己醇精制塔熱負荷過高,操作不穩(wěn)定,降低了環(huán)己醇分離塔運行負荷。同時,環(huán)己醇精制塔氣相可直接出料至環(huán)己醇分離塔,從而降低環(huán)己醇精制塔蒸汽消耗,經核算,可節(jié)省蒸汽2.4 t/h。工藝過程見圖1。

1.環(huán)己醇分離塔 2.環(huán)己醇分離塔釜泵 3.第一蒸發(fā)器 4.第二蒸發(fā)器 5.環(huán)己醇蒸氣換熱器 6.調節(jié)閥 7.環(huán)己醇精制塔進料冷凝器 8.調節(jié)閥 9.環(huán)己醇精制塔進料緩沖罐 10.進料泵 11.環(huán)己醇精制塔 12.調節(jié)閥

3.2 水環(huán)真空泵機組的應用

原設計兩臺塔器為蒸汽噴射泵抽真空,蒸汽消耗量1.7 t/h,蒸汽消耗大。同時,由于蒸汽頻繁波動,導致蒸汽噴射泵做功異常,易導致塔壓波動、組分分離差等問題。針對環(huán)己醇精制過程真空系統(tǒng)存在的問題,可以使用水環(huán)真空泵代替蒸汽噴射泵,同樣能保證環(huán)己醇精制系統(tǒng)真空度要求。水環(huán)真空泵機組采用閉式循環(huán),程序控制的自動運行方式,它具有運行工作可靠、結構緊湊、節(jié)能效果優(yōu)良等特點。改造后,環(huán)己醇分離塔和環(huán)己醇精制塔共用一套真空系統(tǒng),使用電能消耗代替蒸汽熱能消耗,從源頭上減少蒸汽消耗量,同時解決因蒸汽不穩(wěn)定,導致塔壓波動,影響分離效果的問題。

3.3 對環(huán)己醇分離塔回流罐分離水的回收

原設計將環(huán)己醇分離塔回流罐分離水直接排至廢水處理系統(tǒng),導致廢水處理成本增加。由于該分離水為水合反應物料夾帶,及部分飽和水分離而來,完全可回收至系統(tǒng)重復利用。通過實驗證明,可在該分離水排放處增加兩臺屏蔽泵,揚程140 m,流量3.4 m3/h,將分離水經泵加壓,由調節(jié)閥控制界面穩(wěn)定后,回收至水合反應系統(tǒng)作為脫鹽水再利用。環(huán)己醇分離塔回流罐分離水回收利用后,水合反應系統(tǒng)可節(jié)約脫鹽水1.6 t/h。分離水的回收利用,不僅降低了環(huán)己醇裝置廢水汽提系統(tǒng)處理負荷,而且降低了環(huán)己醇裝置的廢水排放量。此分離水回收措施的實施,達到了節(jié)能降耗、環(huán)保的目標。

4 實施效果

4.1 經濟效益

環(huán)己醇精制系統(tǒng)優(yōu)化改造后,環(huán)己醇精制塔塔頂改氣相出料,水環(huán)真空泵代替蒸汽噴射泵,可減少蒸汽用量約4.1 t/h,按裝置年運行8 000 h計算,則兩者每年可節(jié)約蒸汽32 800 t,蒸汽價格按180元/t計,全年蒸汽可節(jié)約費用590.4萬元。技術改造水環(huán)真空泵為電能驅動,設計電機功率為37 kW·h,電價0.6元/(kW·h),全年電費19.2萬元。

環(huán)己醇分離塔回流罐分離水可回收1.6 t/h,則每年可回收分離水12 800 t,分離水價格按照脫鹽水價格17元/t計,全年可節(jié)約用水費用21.8萬元。廢水處理費用按照5元/t計,全年可節(jié)約費用6.4萬元。分離水輸送靠機泵輸送,運行時消耗電量22 kW·h,全年電費11.4萬元。經過技術改造,在環(huán)己醇精制系統(tǒng)運行過程中,全年共增加經濟效益588萬元,經濟效益非常明顯。

4.2 環(huán)境效益

環(huán)己醇精制系統(tǒng)優(yōu)化調整后,節(jié)省了大量蒸汽,根據(jù)蒸汽折標系數(shù)(1 kg蒸汽=0.092 9 kg標煤),則每年可節(jié)約標煤約3 047 t,減少二氧化碳排放量約7 983 t,二氧化硫25.9 t,氮氧化物22.5 t。同時減少了廢水的排放量,降低污水處理的成本,達到節(jié)能環(huán)保的目標。