己二酸装置蒸汽冷凝液热能回收利用

2022-09-26赵振忠吕自豪

河南化工 2022年9期

赵振忠 , 吕自豪

(河南神马尼龙化工有限责任公司 , 河南平顶山 467013)

己二酸是重要的有机二元酸，在化工生产、医药、润滑剂制造方面都有重要作用。河南神马尼龙化工己二酸生产包括氧化反应、精制提纯、干燥包装、母液浓缩和硝酸回收4个工序。生产用高、中、低压蒸汽的冷凝液全部回收到一个冷凝液存储罐内，并通过离心泵输送至热电锅炉使用。离心泵运转过程中发生气缚，输送压力不稳定，冷凝液罐大量蒸汽喷出。针对以上现象进行分析改造，回收利用冷凝液罐蒸汽，提高热能利用率，降低设备故障。

1 蒸汽冷凝液回收现状及问题分析

己二酸装置生产用的高压蒸汽、中压蒸汽、低压蒸汽的冷凝液全部回收到一个冷凝液存储罐内，回收流程如图1所示。

图1 蒸汽冷凝液回收流程图

高压蒸汽与中压蒸汽的冷凝液为135 ℃的饱和水，进入常压冷凝液存储罐内，由于压力突然降低，饱和液体在罐内放出潜热，迅速沸腾汽化，进行气液两相的分离，一部分变成蒸汽，一部分形成冷凝水。高温饱和水闪蒸形成的冷凝水与低压蒸汽产生的冷凝水经冷凝水输送泵进入装置换热器循环利用，大部分冷凝液被送至热电锅炉；闪蒸形成的蒸汽一部分混入冷凝液进入冷凝液输送泵，造成泵气缚输送压力不稳定，增加了设备的维修费用，大部分蒸汽经冷凝液罐气相管喷出。在正常生产过程中气相连续冒蒸汽，造成极大的浪费，且冒出的蒸汽对周围设备有一定的影响。如能将此部分蒸汽回收利用，可降低生产用低压蒸汽单耗，提高热能利用率，降低能源成本，实现清洁安全生产。

2 蒸汽冷凝液热能回收利用改造

2.1 增加高中压蒸汽冷凝液回收闪蒸系统

高、中压蒸汽换热后产生的冷凝液为0.19～0.25 MPa的饱和水，冷凝液罐内放出潜热，迅速沸腾汽化，产生大量的蒸汽是冷凝液罐气相冒蒸汽和冷凝液输送泵气缚的主要原因。将高、中压蒸汽冷凝液与低压蒸汽冷凝液分开收集，低压蒸汽冷凝液回收到低压蒸汽冷凝液罐，高、中压蒸汽冷凝液回收到闪蒸罐内。收集高、中压蒸汽换热后产生的高压饱和水至闪蒸罐，产生的蒸汽通过外送管线与己二酸生产用伴热管线相连接，管线加外送调节阀门和止逆阀，防止伴热管线内蒸汽在闪蒸罐内压力低时反串入闪蒸罐。蒸汽外送管线调节阀与外接蒸汽输送管线调节阀可设置逻辑关联，优先使用闪蒸罐内蒸汽，充分回收利用闪蒸蒸汽，降低外接蒸汽的使用。为保证闪蒸罐的安全性，在闪蒸罐气相放空管线增加安全阀，在闪蒸罐内压力高时打开泄压。闪蒸罐设置液位计，检测高、中压蒸汽冷凝液闪蒸后的液位，闪蒸罐底部管线与原蒸汽冷凝罐(即低压蒸汽冷凝液收集罐)连接，在底部管线增加与液位计相关联的调节阀，在闪蒸罐内液位高时打开闪蒸罐底部排放管线调节阀，从而使冷凝液进入低压蒸汽冷凝液收集罐。回收流程图如图2所示。

图2 蒸汽冷凝液热能回收流程图

混合后的低压蒸汽冷凝液经泵送至己二酸装置换热器循环利用热量,并回到低压蒸汽冷凝液罐降低罐内温度，大部分冷凝液经外送泵外送至热电锅炉回收利用。为防止换热器列管泄漏造成低压蒸汽冷凝液成酸性，进而引起热电锅炉及管线腐蚀，低压蒸汽冷凝液收集罐增加pH计在线监测。外送管线设置电磁阀， pH计显示超出正常范围自动关闭，切断外送管线。

2.2 闪蒸罐选型及管线配置

高压蒸汽与中压蒸汽的冷凝液压力低于0.25 MPa，温度低于150 ℃。因此选择设计压力为0.4 MPa，操作压力为0.25 MPa，体积为9 m3，设计温度240 ℃的闪蒸罐；并设置温度计和液位计放置在原蒸汽冷凝液罐二楼相应的最近位置。根据己二酸装置现场内的空间和设备回收冷凝液输出蒸汽的功能，在闪蒸罐的顶部配4根管线，在底部配1根管线。作用如下：①用于收集装置内高压蒸汽换热后产生的饱和冷凝水。②用于收集装置内中压蒸汽换热后产生的饱和冷凝水。③用于安装安全阀门，保证闪蒸罐压力高时正常泄压。④用于与己二酸装置伴热总管相连，由于设备和管线的伴热，节省SL单耗；并在此管线上增加调节阀和止逆阀，止逆阀门为防止伴热总管蒸汽在闪蒸罐压力低时伴热蒸汽串入闪蒸罐，调节阀是调整闪蒸管的压力，为伴热系统提供压力稳定的蒸汽。⑤底部管线加调节阀与闪蒸罐液位计自动控制，将闪蒸罐内产生的冷凝液保持在一定液位，多余液体送入原蒸汽冷凝液罐内。

3 效果分析

通过对己二酸装置蒸汽冷凝液热能回收利用，原蒸汽冷凝液罐收集的冷凝液均为低温冷凝水，温度可维持在97 ℃；无闪蒸蒸汽混入，冷凝液输送泵气缚现象明显减少，降低冷凝液泵的故障和检修费用。原蒸汽冷凝液罐气相冒蒸汽量明显减少，降低热量损耗和对巡检环境及仪电设备的影响。闪蒸罐收集高、中压蒸汽生成的蒸汽冷凝液，经闪蒸形成的蒸汽约1.3 t/h，降低了装置用蒸汽量。改造后，每天可以节约蒸汽消耗30 t，按蒸汽单价103元/t计，装置每年运行335天，可节省费用103.6万元。