苯乙烯工艺冷凝液热能的综合利用

【摘  要】苯乙烯工艺冷凝液出水温度在80℃，经过换热器（用循环水）冷却到40℃左右后作为循环水补水使用，水量约75吨/小时，因温度高于工业水温度，增加了循环水装置的熱负荷;同时，在夏季期间循环水温度高，加上生产系统中部分冷凝器存在结垢，导致工艺侧温度无法完全冷却，系统恶性循环。苯乙烯工艺凝液COD正常<40mg/l，高于工业水COD（约10mg/l），为了去除其中的COD，保证循环水装置的稳定运行，在循环水中补加氧化性杀菌剂（消耗约1.5吨/天），使得循环水中氯离子偏高（正常运行在340 mg/l左右），若发生冷却器泄漏，会造成苯乙烯装置催化剂损伤。针对以上问题，通过建一套反渗透装置、增加凝液换热器及在线检测设备等监控手段，确保将工艺冷凝液中COD去除后作为锅炉补水的脱盐水，达到热能综合利用效果。

【关键词】RO反渗透制脱盐水;COD去除;热能综合利用

引言

苯乙烯全国合计二十余家企业，其生产中产生的工艺凝液工艺均采取粗苯乙烯冷凝器出来的油相和水相冷凝液进入到粗苯乙烯分离罐中进行油水分离，分离出来的水相被直接送往汽提塔C-2304中蒸汽汽提除去其含有的少量的烃类，该工艺凝液水出水温度80℃左右，水中总有机碳小于1Pmm，COD正常<40mg/l，目前行业内常规采用直排或者降温后作为循环水补水使用，造成了能源及其他药物的浪费（作为循环水补水需循环水中补加氧化性杀菌剂）。

1.苯乙烯装置工艺凝液经反渗透处理

出水（66.8 m3/h）进入混床后与进水经换热器换热后送热电厂热水箱，出水电导<0.2us/cm、TOCi≤400μg/L，达到锅炉补水标准。浓缩后高COD（COD≤300ppm）废液（5 m3/h）再次反渗透处理产生3.4 m3/h的工业水及1.6 m3/h高浓度废液，工业水作为循环水补水直接送循环水水池，高浓度废液（1.6 m3/h）和混床再生废水（1.2 m3/h）排至B4501后送南厂污水总排口;沙滤器排污（2.2 m3/h）去雨水线（事故状态下排至B4501后送南厂污水总排口）;为避免因装置异常导致反渗透装置出水异常，确保反渗透装置进水合格，苯乙烯SC2320出口在线表（AI-23021）数值高于10ppm时，苯乙烯工艺凝液自动切换至循环水补水，反渗透装置停止进苯乙烯工艺凝液。为确保反渗透装置出水达标，在混床外送出水管道上安装PH、TOCI、电导表等在线表在线监控。为确保在线表数据准确，在反渗透装置在线表取样管线增加水恒温装置。

2.经济效益预估

2.1次钠使用量节约9.88万/年

次钠消耗10吨/周，凝液去除后，次钠消耗参考其他常规循环水，次钠消耗用量。从表格可以看出一年次钠费用减少9.88万元。

2.2降低循环水装置热负荷节约18.3万元/年

凝液回收去热电厂厂后，降低了循环水系统热量，具体降低的热量如下：

（1）原工艺凝液换热循环水热量为1.2*107KJ/h。循环水上水温度30℃，回水温度40℃，循环水流量为286T/h，水的比热容为4.2*103J/（kg·℃），根据公式Q=cm△t，即Q=4.2*103*286*103*（40-30）=1.2*107KJ/h

（2）凝液作为循环水补水增加的热量为0.315*106KJ/h。经E-4201冷凝后，凝液温度为40℃，工业水温度为30℃，流量为75T/h，根据公式Q=cm△t，即Q=4.2*103*75*103*（40-30）=0.315*106KJ/h

（3）凝液出水二次降温需消耗循环水换热热量为0.504*106KJ/h。凝液进水温度51℃，出水温度35℃，循环水流量为75T/h，水的比热容为4.2*103J/（kg·℃），根据公式Q=cm△t，即Q=4.2*103*75*103*（51-35）=0.504*106KJ/h。凝液回收去热电厂厂后，循环水系统每小时降低了热量=1.2*107KJ+0.315*106KJ-0.504*106KJ =1.011*107KJ

（4）工艺凝液不作为循环水补水对循环水水温的影响可按照如下方式进行计算：?系统负荷不变的情况下，蒸发量维持不变;?工业水与工艺凝液补充比1：1，补充量均为75m3/h;?工业水水温以30度、工艺凝液40度计算;夏季平均排污量25m3/h，系统保有水量4000m3;?因工艺凝液的温度比工业水温度高，根据公式Q=cm△t，即△t=Q/ cm。所以计算模型如下：系统水温的增加=工艺凝液贡献的热量/（保有水量+1天的排污量）△T=1.011*107/（4.2*103*4600）=0.523℃循环水温度下降对苯乙烯装置的影响有：

2.3循环水排污减少节约工业水24万/年

因为雨水口氯离子指标从400 mg/l降低为250 mg/l，为控制循环水排污水达标排放，循环水排污从原来25 m3/h增加为45 m3/h。

循环水节约工业水费=20*1.5*8000=24万元（工业水成本价格1.5元/吨）

2.4 RO制工业水节约工业水4.08万

制脱盐水产生的高浓度溶液（5m3/h）通过反渗透可以制成工业水（3.4 m3/h）后作为循环水补水，减少循环水从管网补水

RO制工业水节约费用=3.4*1.58*8000=4.08万

2.5 RO制脱盐水热值产生效益290.7万元/年（大约节约4275吨标煤）

脱盐水日常平均温度为20℃（春季温度为13.5℃），加热到70℃需消耗标煤，根据公式Q=cm△t计算，折算标煤为0.008吨（温度升高按50℃/吨水）即Q=4.2*103*1*103*（70-20）=2.1*105KJ，（其中Q为热能，单位焦耳，字母J;C为比热容，单位焦耳/千克·摄氏度，字母J/Kg·℃;M为质量，单位千克，字母Kg;△t 为温度变化，单位摄氏度，字母℃;;标准煤每kg可以燃烧放出7000卡热量;锅炉效率按90%计算）

RO制水产生热能效益=RO出水量*出水时间*每吨温度升高50℃折算标煤量*标煤价格=66.8 *8000*0.008*680≈290.7万元/年

3.结论

（1）通过小试相关数据可以看出，苯乙烯高COD工艺凝液通过R0反渗透加混床及活性炭吸附处理成脱盐水作为锅炉补水，回收其中的热能是可行的;

（2）通过成本比较数据可以看出，处理75m?/h的工艺凝液装置（投资800万左右），大概需2.5年收回投资成本。

作者简介：陈磊（1975.12--），男，汉族，江苏泰兴人，大专，助理工程师，研究方向为节能减排。