溴化锂制冷机组在乙醛联产丁烯醛生产中的应用

王广荣

(临沂市金沂蒙生物科技有限公司，山东 临沂 276700)

溴化锂制冷机组以蒸汽、热水及其它各种余热为热源，达到介质冷却的目的，具有自动化控制程度高、能耗少、制冷效果好，安装、操作简单等特点，被广泛应用于化工、医药、机械制造行业及商场、学校、宾馆等一系列公共设施中。

传统乙醇催化氧化法乙醛联产丁烯醛生产中，由于乙醛的特殊性(沸点20.8℃，易挥发)，乙醇氧化反应后含有乙醛、乙醇等的混合气体，传统工艺中使用螺杆式压缩制冷机为混合气体吸收过程提供制冷机组；在传统丁烯醛生产过程中，同样采用螺杆式压缩制冷机为生产过程提供冷量。采用蒸汽型溴化锂冷水机组替代传统的螺杆式压缩制冷机，具有良好的经济和社会效益。

1 工艺流程

1.1 乙醛联产丁烯醛生产

乙醛联产丁烯醛装置中，乙醛生产采用乙醇催化氧化法工艺。该工艺以乙醇为原料，以银为催化剂，在反应器内进行氧化反应生成乙醛。总反应方程式为：

CH3CH2OH+1/2O2→CH3CHO+H2O+173.1kJ/mol

原料乙醇进入蒸发器经空气搅拌、加热蒸发后，再经过热、过滤进入氧化器，在高温及银催化剂的作用下反应生成乙醛气体，气体经冷凝、冷却后进入乙醛吸收塔吸收，未被吸收的N2、H2、CO、CH4等不凝气体至燃烧炉燃烧处理后达标排放。为保证气体被水充分吸收，设置塔外换热器，冷介质冷量由螺杆式压缩制冷机提供。

考虑到传统的螺杆式压缩制冷机存在用电量高、制冷效果差、设备维护保养费用高等缺陷。采用自动化程度高、制冷效果好的溴化锂机组，可以对系统内低热值热水、低压蒸汽等热源进行余热利用，配套设计新型溴化锂吸收式冷水机组。与乙醛生产配套的热水型溴化锂冷水机组的两种热源是装置利用后的低热值热水和废水，与丁烯醛生产配套的蒸汽型溴化锂冷水机组的热源是脱水塔和初馏塔的废蒸汽，制取的冷冻水分别供乙醛吸收塔塔外换热器和丁烯醛装置乙醛缩合塔、丁烯醛初馏塔塔顶乙醛冷凝器使用，不足部分仍由螺杆式压缩制冷机提供。

1.2 冷冻水循环流程

1.2.1 乙醛装置热水型溴化锂冷水机组

此热水型溴化锂冷水机组为二段式结构，两种热源分别是装置利用后80～90℃的低热值热水和酒精回收塔75～85℃低温外排废水。来自装置的热水和废水分别由泵加压后送至冷水机组内，换热后热水再返回系统，废水送到污水处理场。经冷水机组余热利用后，一方面可以充分利用余热、降低系统生产电耗，另一方面由于外排废水温度降低，大大减少配套污水治理负荷，减少对环境影响，有利于节能减排。

脱盐水自冷水流出，经冷水泵加压、溴化锂机组冷却后，产生7～10℃的冷冻水，供给乙醛装置吸收塔外冷却器使用。冷冻水换热后温度上升至15～20℃，返回冷水槽，再次通过冷冻水泵加压、溴化锂冰机冷却后输送至生产系统，实现冷冻水闭路循环。

1.2.2 丁烯醛装置蒸汽型溴化锂冷水机组

该蒸汽型溴化锂冷水机组热源由通过脱水塔和初馏塔的蒸汽经换热后产生的废蒸汽来提供。废蒸汽经蒸汽型溴化锂冷水机组后产生的冷凝水送入乙醛热水系统。经废蒸汽经冷水机组余热利用后，可以充分利用余热，降低丁烯醛装置用电消耗。

脱盐水自水槽流出，经冷水泵加压、溴化锂机组冷却后，产生7～10℃的冷冻水，供给装置内使用。冷冻水自各冷凝、冷却器流出后，温度会上升至15～20℃，返回至水槽，再次通过冷冻水泵加压、溴化锂冰机冷却后输送至生产系统，从而实现冷冻水的闭路循环。

1.2.3 溴化锂冷水机组日常运行及维护

1.2.3.1 溴化锂水溶液的管理

由于溴化锂溶液的特殊物性(溴化锂溶液温度过低时溶解度会降低，造成溴化锂析出)，应注意冷冻水温度不能过低，正常操作时温度严禁低于5℃，一般设定夏季7～10℃，冬季9～12℃。并且因溴化锂溶液中添加了缓蚀剂和碱度调整剂等，必须定期由专业技术人员对溶液进行取样分析，根据分析数据进行调整。

1.2.3.2 水质管理

必须进行水处理，否则换热管内产生水垢附着或腐蚀等情况，不但会影响机组正常运行，效率下降，还易造成事故。同时加强配套凉水塔的水质管理，减少水垢的产生。

1.2.3.3 定期检查

按设备厂家制订的检查方案，做好定期检查，及早发现问题，查找原因，延长机组使用寿命，并能保持良好的性能，充分发挥制冷能力。按日、月、季度、年进行定期检查，并形成记录。

2 经济效益分析

溴化锂制冷机组投用后，最重要的作用是系统用电量减少，配套螺杆压缩制冷冰机运行台时大幅度降低；另一个作用是有利于节能减排，可充分利用装置余热，降低外排废水温度。

乙醛装置：该热水型溴化锂冷水机组，配套螺杆压缩制冷冰机，年运行时间按7200h计，每年节约电量约864000kWh，用电价格按0.83元/kWh计，则每年节约资金71.7万元。即通过使用热水型溴化锂冷水机组，仅从节电角度就可节约资金71.7万元。

丁烯醛装置：蒸汽型溴化锂冷水机组，配套螺杆压缩制冷冰机，年运行时间按7200h计，每年节约电量约720000kWh，用电价格按0.83元/kWh计，则每年节约资金59.8万元。1年内即可收回全部投资。

综上所述，乙醛联产丁烯醛生产装置使用溴化锂冷水机组后，从节电角度可节约资金共131.5万元。

3 存在问题与建议

3.1 冬季连续运行

受溴化锂溶液溶解度的制约，装置改造设计时将溴化锂制冷机组设计安装在室内，并增设供暖设施，同时在不影响溴化锂制冷效果的前提下，适当减少循环水用量，以提高溴化锂机组内部温度，满足溴化锂制冷冰机稳定运行条件。

3.2 抽气阀易内漏

溴化锂制冷机组在长时间运行过程中发现抽气阀出现内漏现象，机组抽气阀为隔膜阀，对机组抽气完毕后，关阀力度较大会出现隔膜阀胶垫破损现象，造成空气漏入机组。因此在抽气总管上增加密封性能更好的新式阀门，避免导致空气漏入机组。

3.3 结垢和锈蚀

溴化锂制冷机组在使用过程中，会在冷凝器和吸收器中产生结垢，水系统滋生藻类进而产生粘泥，机组出现严重锈蚀等问题。为保证机组长周期、高效运行，需按设备厂家制定的维护保养计划，最好与专业维护保养厂家签订合同，对机组进行定期维护和保养，并由专业的清洗公司对机组内部及吸收器和冷凝器的列管进行清洗。

4 结语

通过在乙醛联产丁烯醛生产装置中推广应用溴化锂制冷机组，可实现能源的综合利用，降低生产成本。