環己醇裝置應用中的節能措施

楊華（山東科院天力節能工程有限公司，山東濟南250101）

環己醇裝置應用中的節能措施

楊華（山東科院天力節能工程有限公司，山東濟南250101）

環己醇是己二酸和己內酰胺等化工產品的中間原料，是一種非常重要的化工原料。環己醇生產過程中由于裝置問題會造成能耗過大。本文以某煤焦化企業的環己醇裝置改造為例闡述了其節能措施。

環己醇；節能；廢油

某煤焦化集團有限公司是一個集原煤開采、煤炭洗選、焦炭生產、煤炭凈化以及產品回收、城市和工業煤氣、金屬鎂冶煉、新型材料生產、商業貿易為一體的現代化能源環保型企業。該企業依托當地豐富的焦化苯優勢，新建己二酸、尼龍66切片循環經濟項目。項目以焦爐煤氣為原料生產氫氣，以焦油苯為原料生產精苯，再以精苯和氫氣生產環己醇，環己醇經過硝酸氧化生成己二酸；以己二腈為原料加氫生產己二胺；己二胺與己二酸反應生成尼龍66鹽，再經濃縮、縮聚、切粒、干燥包裝最終產品尼龍66切片。工程主要生產裝置包括苯加氫裝置、環己醇裝置、己二酸裝置、己二胺裝置、成鹽裝置、切片裝置等。

本文重點環己醇裝置的改造技術進行分析，該企業原環己醇裝置存在很多方面問題，能耗較大，后對其進行擴建改造，已具備生產5萬噸、產品濃度大于99.5VOL%環己醇的生產能力。下面對其節能技改情況進行探討。

1.環己醇裝置水合催化劑流失控制

該企業的環己醇的生產方式選擇的是環己烯經水合反應的方式，在生產過程中，所需的催化劑是ZSM-5分子篩，此種催化劑具備不溶于水、機械化高、酸性程度適當以及熱穩定性好等優勢。然而此種水合催化劑（MH）當時我國尚不能自己生產，需要從國外進口，而進口的成本相對較高。從開車至今，由于設備因素影響，水合催化劑不能充分利用，流失較多，成本居高不下。為解決這個問題，企業開展了一些了調查研究，發現造成水合催化劑流失較多的主要原因有：攪拌器轉速不當、催化劑濃度過高、催化劑界面操作不當等等。針對這些問題，企業對裝置進行優化，具體優化如下：

1.1 水合催化劑的再生與劣化是造成催化劑流失的重要原因，因此必須對再生過程進行控制，減少由于配制添加新水合催化劑而對再生操作造成的影響，維持水合催化劑較高的活性。

1.2 重視生產前的操作，減少錯誤操作或馬虎造成的異物落進反應器中，尤其是要注意含氮化合物，避免其進入反應器，預防水合催化劑變質，同時避免中毒事件的發生。

1.3 對生產條件進行改良：反應溫度設置為120℃，壓力設置為0.5MPa，攪拌器轉速設置為45r/min，催化劑質量分數為20%，催化劑界面為10%。

通過上述一系列裝置與工藝措施的優化，催化劑流失問題得到解決，降低了企業成本，實現了節能。

2.伴熱介質的節能改造

環己醇生產裝置中采用的有3.5MPa的高壓蒸汽、1.2-1.4 MPa的中壓蒸汽以及0.35-O.42MPa的低壓蒸汽。高壓蒸汽的作用主要是環己醇精制塔再沸器的加熱。中壓蒸汽的作用是環己醇分離塔底的再沸器和塔底液蒸發器物料的加熱。已經利用過的高壓蒸汽冷凝水經過疏水閥進入到閃蒸器（A—D900）中，實現了低壓蒸汽的回收，冷凝水則到了熱電分廠。低壓蒸汽功能的發揮主要在換熱器與塔釜的熱源上，并且可以作為冬季管道伴熱的介質以及非正常狀況下的設備驅油介質。冬季（以4個月份計算）環己醇裝置伴熱每小時需要的低壓蒸汽為4T。為降低能耗，經研究決定不再使用低壓蒸汽作為熱拌介質，而是選擇閃蒸器AD900。具體措施為在冷凝水輸出泵（P950）的出口調節閥后鋪設管線，鏈接低壓蒸汽伴熱站管線的三通，接著安裝上控制閥門，從而使低壓蒸汽與熱水伴熱能夠順利實現切換。此方案的實施沒有增加近的設備投入就實現了節能，同時改造成本也很低。

3.環己醇精制塔氣相出料的熱能回收

原來的生產技術是從環己醇精制塔中抽出的精制環己醇蒸汽在冷凝器（A-E365-1）內用冷卻水冷卻使之冷凝后流入儲罐。環己醇分離塔（T304）內的釜底物料蒸發離不開中壓蒸汽加熱，并且消耗量巨大。

針對這一問題采取的優化工藝是，改企業自己制作了一個全新的環己醇蒸氣冷凝器（A—E365—1），該裝置的低溫側被劃分為兩部分，上面的部分泵入環己醇分離塔（T304）的塔底物料（溫度為80℃），和高溫側的（溫度160℃）環己醇蒸氣實現了熱交換，這樣使得分離塔（T304）的塔底物料溫度達到了120℃，進入塔底再沸器，這么一來加熱釜底物料加熱需要的部分中壓蒸汽就可以節省出來。在換熱過程中，精制環己醇溫度下降到了150℃，到達了冷凝器的下半部分，在下半部分利用冷卻水使溫度降至110℃，再進入到環己醇冷卻器A-E365-2，待溫度達下降到60℃后摻加防凍劑后，使溫度下降到30℃±2℃后進行儲存。因為在A-E365-l的上段環己醇蒸氣的部分熱量已經傳遞給了給環己醇分離器（T304）的釜底物料，這么一來就使得冷卻水用量減少。

4.廢油的回收利用

公司環己醇裝置產生的廢油主要來源于400#工段的輕組份和300#工段的重組份以及800#工段的不定時送來的廢水、環己烷和苯等，這些輕組份與重組份、水混合在一起作為廢油送往廢油處理罐D433中，然后再送往焚燒爐燒掉，無多大利用價值。同時，部分重組份溶于水，使廢水各項指標嚴重超標，給下游污水處理工作帶來困難。通過改造后，把輕油和廢水引入到新加貯罐D444中進行油水分離，分離出的油作為調和劑外售。同時，廢水中由于不含重組份，各項分析指標大大降低，減少了水貢污染，在環境保護上也具有一定的意義。

改造前的廢油回收是將400#輕組份、300#重組份以及800#不定期排放的廢水經過濾器濾掉雜質后，再進入油水分離罐D443中，分離出的油用泵P443打到焚燒爐中燒掉，廢水經油水分離后.送到下游污水處理裝置。如圖1所示：

圖1 改造前

其中400#工段來的廢油主要為輕油，其中400#工段送來的廢油排放量為56 kg/h，300#工段送來的廢油排放量為10 kg/ h，輕油和重油排放量比例為5.6：1，但由于改造前工藝廢油中的輕組份和重組份混在一起，使廢油成份變得比較繁雜，不易處匪只能作為燃料油FO送往外界燒掉。

改造后的工藝流程是將800#輕組份和部分水、400#輕組份引到新增加的貯罐D444中，而300#重組份油引入到D443中，D444中輕組份油和水分離后，300#工段重組份油仍然運往焚燒爐燒掉。為了維持罐內氣壓穩定.加有氣相平衡管線和超低壓N2管線，如圖2所示：

圖2 改造后

改造前廢油全部送往焚燒爐中燒掉，既浪費了資源，又污染了環境，通過改造后變廢為寶。把廢油中的輕組份單獨分離出來外售，按目前市場價格1 200元/t計算，每年可為公司創收約50余萬元，同時還延長了焚燒爐的壽命。

5.水的回收利用

以往裝置環己醇分離塔回流罐水包中的水都是依靠壓差排往廢水收集罐，其水包的水均為水合反應油中帶過來飽和的脫氧高純水及從環己烯儲罐帶過來的脫氧高純水。在這之前環己烯分離塔是微正壓現在為了節能降耗將其改為負壓操作塔，改成負壓塔之后水包里的水排處加了兩臺屏蔽泵，泵的正常出口壓力為O.3MPa，完全能滿足環己烯洗滌塔的需要。環己烯洗滌塔是靠脫氧高純水除去環己烯帶的氮化物，防止帶到水合反應系統引起水合催化劑中毒，導致在水合反應系統反應的環己烯的轉化率降低從而影響環己醇產量的降低，使生產環己醇產品的生產成本增加。環己醇分離塔回流罐水包中的水再回收利用后，環己烯洗滌塔每小時可以節約700公斤脫氧高純水，洗滌效果一樣的好，洗滌效果一樣可以滿足生產的需要。回收水再利用后可以降低后系統廢水處理系統的處理廢水的量，進而可以降低廢水處理系統的負荷。可以使廢水處理系統低壓蒸汽每小時降低0.15噸，從而可以降低環己醇產品的單耗，降低了生產成本。更可以降低后系統污水的處理及排出量，從而實現了保護環境的目的，達到了節能降耗效果，并且提高廢水的回收再利用率。此項目的研究與實施是在現有的資源基礎上，既能達到節能降耗的目的，又能達到環保的目的。

圖3

圖3為環己醇分離塔回流罐水包的水供給環己烯洗滌塔的方塊圖。

如圖3所示，在水包水排出泵出口配管至環己烯洗滌塔進水管導淋處加一個閘閥，在水包水排出泵出口止逆的止回閥，在環己烯洗滌塔進口處配管上增設一個排泄閥，便于取樣及管線吹掃。

［1］張曉娟.一種從有機廢水中獲取甲酸的方法［J］.環境污染與防治，2006年4期.

［2］王桂云.環己烷-環己醇/酮蒸餾系統的節能研究［J］.現代化工，2006年z2期.