合成炉低压蒸汽综合利用探讨

2019-09-23田亮亮王奋斗

中国氯碱 2019年8期

关键词：烧碱氯碱板式

高伟，田亮亮，王奋斗

（陕西金泰氯碱化工有限公司，陕西榆林718100）

陕西金泰氯碱化工有限公司（以下简称“金泰氯碱”）22 万t/a 烧碱装置采用电解食盐水的方法制备烧碱，电解生成的32%的烧碱送往固碱蒸发工序的液碱罐区，湿氯气和湿氢气经氯氢处理后送入合成炉，合成氯化氢气体。

1 低压蒸汽装置产能

金泰氯碱合成炉采用SZL-1600 二合一石墨合成炉，副产蒸汽。2 条生产线装置满负荷运行时共产蒸汽16.95 t/h。

生产装置冬季满负荷运行时除合成炉产出的16.95 t/h 蒸汽外，还需自备热电厂供应8 t/h 低压蒸汽，以满足办公和生产需求。

2 生产装置区域低压蒸汽用户分布及使用情况

金泰氯碱地处陕西省米脂县,位于黄土高原腹部、陕西省北部，属于温带半干旱气候区，四季分明，年平均气温8.5 ℃，极端最高气温38.2 ℃，极端最低气温-25.5 ℃。

生产装置区域低压蒸汽有以下用户：办公楼及生产区厂房暖气供暖、盐水工序、电解工序、氯乙烯合成工序、空压冷冻工序、化水工序和污水处理工序。上述用户除生产装置区域需持续使用低压蒸汽外，办公楼及生产区厂房暖气供暖每年4 月至10 月停止供暖。此时，热电分厂低压蒸汽停止供应，合成炉副产蒸汽可满足生产装置需求，当低压蒸汽总管压力高于0.14 MPa 时，为了保证装置安全平稳运行，氯化氢合成岗位采用蒸汽排空措施，降低低压蒸汽总管压力，确保装置安全平稳运行，满负荷运行时排空2.8 t/h 蒸汽。

3 节约利用低压蒸汽的方法选择

金泰氯碱做了大量的现场现场论证，结合生产实际情况，制定2 套方案可供选择。

方案一：利用一线电解装置碱液中间槽的板式换热器对32%烧碱进行加热。板式换热器用作电解装置在大检修或装置长期停车后，电解槽开车前对碱液中间槽的32%烧碱加热升温，满足电解槽注液需要，电解装置正常生产时板式换热器处于停运状态，方案一工艺流程示意图见图1。

图1 方案一工艺流程示意图

板式换热器（E0205）设备参数如下。

型号：ZEX50-200C，技术参数：Q=118 921 9 kcal/h F=5.2 m2，主体材料：316 L。利用板式换热器加热32%烧碱。

优点：可有效利用低压蒸汽，降低固碱蒸发工序的中压蒸汽消耗。

缺点：（1）板式换热器换热面积太小，不能全部利用排空部分的低压蒸汽。若全部利用需增加换热器面积，或更换整台换热器；（2）碱液中间槽泵出口至固碱工序的管道材质采用304 不锈钢，32%碱液温度过高对管道腐蚀将加大；（3）在电解工序加热后距进入固碱效体蒸发前距离较远，热量损失较大。

方案二：32%烧碱在进入固碱工序降膜蒸发器前加装换热器，经低压蒸汽加热后的32%烧碱直接进入降膜蒸发器蒸发，方案二工艺流程示意图见图2。

优点：减少从电解工序至固碱蒸发工序之间的热量损耗，最大限度利用了低压蒸汽，同时可以降低中压蒸汽的消耗，不用考虑电解工序至固碱蒸发工序之间管道腐蚀问题。

图2 方案二工艺流程示意图

缺点：需新增一台换热器，投资费用较大，约30 万元。

由于换热器换热面积过小，达不到工艺要求，若增加换热器面积和方案一新增加板换价格接近，加上预热后的32%烧碱会加大对电解至固碱工序碱管道的腐蚀，增大管道泄漏风险，容易造成安全环保事件。由于电解至固碱工序32%碱管道长度较长，更换为更高材质的管道（如316、316 L 等）会增加运行成本，故从安全环保、生产成本、设备及日常管理等方面综合考虑采用方案二更加合理。

4 技术改造效益分析

根据合成炉设计数据，产1 t 100%氯化氢产生0.65 t 蒸汽，一线满负荷按8 400 Nm3/h 计算，二线按满负荷8 000 Nm3/h，一线每小时蒸汽产量为8.9 t，二线每小时蒸汽产量为8.05 t。一二线采暖季蒸汽基本无放空，采暖季以外一线放空较大，二线基本无放空，由于一线蒸汽流量计计量的为放空后的蒸汽，根据蒸汽流量显示不采暖时蒸汽放空量为2.8 t/h。不采暖时低压蒸汽放空造成了蒸汽浪费，为了充分利用热量，计划在32%烧碱管线，利用放空的低压蒸汽对32%碱进行预热。

通过查阅资料0.14 MPa、130 ℃低压蒸汽焓值为2 732.7 kJ/kg，0.80 MPa、240 ℃中压蒸汽焓值为2 928.6 kJ/kg。采暖季过后低压蒸汽排空约为2.8 t/h，根据焓值换算成中压蒸汽为2.6 t/h。

每年按7 个月计算（除采暖期）可节约中压蒸汽：2.6×24×210=13 104（t）。