煤制乙二醇装置系统节能降耗的挖潜改造

宋 毅，刘鹏飞

（阳煤集团寿阳化工有限责任公司，山西 寿阳 045400）

乙二醇是一种重要的有机化工材料，工业中主要通过石油来生产乙二醇，虽然技术路线成熟，但不符合我国资源现状，从而导致石油制乙二醇产能不足，无法完全满足市场的需要。我国煤炭资源较为丰富，使用煤制乙二醇存在一定的资源优势。但近年来，一方面，国际油价维持在较低位运行；另一方面，国家对煤矿企业进行改革整合及去产能化，煤价上涨，吨乙二醇成本大幅上涨，煤基乙二醇与石油路线乙二醇竞争力下降，为国内煤制乙二醇生产企业带来严峻挑战。

阳煤集团寿阳化工有限责任公司（简称寿阳化工）乙二醇项目建设年产20 万t，总投资约37 亿元，于2013 年10 月正式开工，2015 年末试车投运，2016 年11 月16 日产出聚酯级乙二醇，2017 年9 月1 日顺利通过满负荷量72 h 性能考核验收，实现单日乙二醇产量675.89 t，其中优等品619.76 t，超出项目设计产量近20 t。本文介绍了乙二醇项目自开车投运以来，为全面节能降耗，实施的空分液氮电加热器改造、汽轮机组废热回收改造、冷箱粗甲烷废气回收改造、0.7 MPa 氮气管网改造、排污膨胀罐污水回收等挖潜改造，助力企业节能降耗。

1 空分液氮电加热器改造

寿阳化工氮气的供应是利用蒸汽加热水浴式汽化器产生的蒸汽对液氮进行加热，之后外送至各所需装置，但是在全厂停车（即锅炉停车）的情况下，因无蒸汽供应，所以无法提供系统置换氮气、保压氮气、筒仓降温氮气和储罐安保氮气，需要外购瓶装氮气，成本较高。

为解决以上问题，寿阳化工对空分水浴式汽化器进行了改造，新增电加热器和循环泵，在全厂停车期间，利用电加热器和循环泵对水浴式汽化器中的脱盐水进行加热和循环，从而达到将液氮汽化的目的。2018 年4 月3 日，空分水浴式汽化器电加热器技改完成，2018 年4 月11 日调试完成，在大修期间即可投入使用。以2018 年大修期间为例，运行400 h，汽化氮气共计479 067 m3，其中0.7 MPa 氮气249 842 m3、4.5 MPa 氮气229 225 m3，如果使用瓶装氮气，需消耗约106 459 瓶（每瓶按40 L、13.5 MPa，释放4.5 m3氮气计算），合计费用1 597 万元（按瓶装氮气的价格为150 元/瓶计算）。

此举保证了大修期间全厂安保氮气、后工序置换氮气和合成催化剂更换保护氮气的供给。

2 汽轮机组废热回收改造

寿阳化工乙二醇项目CO 压缩机汽轮机组汽封蒸汽原设计排至0.5 MPa 低压蒸汽管网或对空排放，在实际运行过程中发现汽封漏气严重，放空压力为0.25 MPa，无法顺利并入低压蒸汽管网，只能从放空消音器处排空，造成了资源和能源的浪费，增加了污水处理的负荷。为了回收这部分蒸汽及蒸汽冷凝液，寿阳化工经过充分论证，进行了以下整改：一是CO 压缩机汽轮机组汽封漏气压力0.25 MPa、温度300 ℃、流量约10 t/h，在汽封管线处增加管线，将汽封漏气引至气化除氧站（除氧站压力50 kPa，温度103 ℃），作为除氧站蒸汽使用；二是在CO 循环气压缩机和CO压缩机汽轮机组汽封冷凝器冷凝液出口增加冷凝液回收装置，将回收的冷凝液送回凝液回收管网，至脱盐水站回收利用。

该项目于2018 年4 月全部完工并投入使用。将CO 压缩机汽轮机组汽封漏气全部回收至气化除氧站作为蒸汽来源，减少了蒸汽直排，且冬季管廊结冰情况有所改善，消除了安全隐患，降低了冬季防冻工作难度；在CO 循环气压缩机和CO 压缩机汽轮机组汽封冷凝器冷凝液出口安装冷凝液回收装置后，将就地排放的冷凝液回收至凝液管网，不仅减少了冷凝液外排造成的水资源浪费，还降低了污水处理压力。此项目回收外排蒸汽约10 t/h、冷凝液约8 t/h，按照蒸汽90元/t、凝液9 元/t、污水处理成本5.6 元/t 计算，全年（按照7 200 h 计算）可创造经济效益约732 万元。

3 冷箱粗甲烷废气回收改造

寿阳化工深冷分离装置冷箱出口粗甲烷气（甲烷体积分数约16%，其余部分为CO）排放量约700 m3/h，原设计直接排放至燃料气管网或火炬，但在实际运行中，燃料气管网长期处于“过剩状态”，粗甲烷气直接排至火炬，造成了有效气浪费。

为合理利用现有资源、节能降耗，经过论证，决定在粗甲烷气出冷箱管线手阀后增加管线，将部分粗甲烷气送至天然气管网供所需工序使用，除2 台气化炉停车及点炉时需用天然气外，天然气管网均使用粗甲烷气作为气源，减少了天然气的使用。

该项目在2018 年5 月11 日投用后，天然气出口阀全部关闭，将粗甲烷气至天然气管线阀门全开，粗甲烷气替代天然气供硫回收制硫炉、尾气焚烧炉及放空火炬长明灯使用。2018 年天然气消耗量较2017 年降低约900 000 m3，按现行天然气价格2.97 元/m3计算，节约天然气费用267.3 万元；改造投资成本1.36 万元，在5 月11 日投用后，至5 月18 日投资成本已经收回，回收期仅8 d，节能效果显著。

4 0.7 MPa 氮气管网改造

寿阳化工0.7 MPa 液氮泵在运行中因频繁出现泵气缚而无法输送氮气，严重影响系统的稳定运行，通过多方研判，寿阳化工在深冷分离装置氮压机放空调节阀与前手阀之间增设管道，将氮压机的氮气通过管道并至0.7 MPa 氮气管网，氮压机工况如下：设计循环量19 000 m3/h（实际循环量14 000 m3/h），出口压力0.8 MPa，系统循环补充氮气主要来源为液氮蒸发和0.42 MPa 氮气。氮压机组的作用主要为深冷分离装置进行冷、热量二次分配，同时靠节流作用为冷箱提供部分冷量，系统长期放空量约800 m3/h～1 000 m3/h（0.7 MPa 氮气管网在非停车状态下用量为400 m3/h～700 m3/h）。

该项目改造于2020 年8 月施工完成后，保证了0.7 MPa 氮气系统的压力稳定，减少了液氮泵的使用频次以及检维修频次，0.7 MPa 液氮泵在非停车期间停用，年节省电费4.22 万元，节省蒸汽19.00 万元，节省氮气172.13 万元，总收益为195.35 万元。

5 变换排污膨胀罐排水接入循环水回水管网改造

变换排污膨胀罐（V-21010）主要收集变换汽包、废锅一、废锅二排污水，温度50 ℃～55 ℃，流量5 m3/h～15 m3/h，压力0.5 MPa，原设计通过生产污水管网送至污水处理装置，但污水处理费用高（6.16 元/m3）、处理难度大，处理难度大的原因在于温度高。对废水进行分析，发现其水质较好（其中硬度、电导率等指标均远高于一次水指标），可回收。

通过多方研判，寿阳化工决定将此部分水就近接至循环水回水管网进行回收。该项目自2019 年5 月实施完成后运行稳定。按污水处理费用6.16 元/m3、一次水成本4.00 元/m3、流量8 m3/h 考虑，全年收益：（6.16+4.00）×7 200×8=58.52 万元。

6 结 语

寿阳化工针对煤制乙二醇装置生产运行中存在的不同问题，对症下药，选择合适的解决措施，不断挖掘装置潜能，使生产装置更节能、环保、高效地运行，并实现了较好的经济效益。通过实施空分液氮电加热器改造，在保证大修期间全厂安保氮气、后工序置换氮气和合成催化剂更换保护氮气供给的同时，实现节省瓶装氮气费用约1 597 万元/a；汽轮机组废热回收改造不仅减少了冷凝液外排造成的水资源浪费，还降低了污水处理压力，可创造经济效益约732 万元/a；冷箱粗甲烷废气回收改造在减少外购天然气使用的同时，可将直排的粗甲烷加以回收利用，节约天然气费用约267 万元/a；0.7 MPa 氮气管网改造保证了0.7 MPa 氮气系统的压力稳定，减少了液氮泵的使用频次以及检维修频次，改造后的总收益约195 万元/a；排污膨胀罐改造通过回收指标较好的部分污水，可减轻污水处理压力，收益约59 万元/a。