循環水溫度對裝置生產的影響

楊秀進

【摘要】丙烯酰胺裝置以丙烯腈和水在金屬銅催化劑的作用下水合反應生產濃度在43%～50%的丙烯酰胺溶液。在夏季，由于循環水溫度高，換熱器換熱效果差，導致制冷機負荷及出口壓力高，濃縮系統真空度降低，影響了丙烯酰胺溶液的濃度。因此，本文將針對循環水溫度高對裝置生產運行和能源消耗的影響進行探討，并提出相關建議。

【關鍵詞】丙烯酰胺溶液;濃度;循環水;溫度;真空度

一、循環水溫度高對生產的影響

循環水是我裝置生產中主要冷凝介質，在夏季，由于環境溫度高，循環水溫度也隨之升高，最高時達31.8°C，超出了車間生產指標范圍（車間指標<28°C），另外，循環水溫度高，導致丙烯腈回收系統溫度升高，制冷機負荷及出口壓力高，濃縮系統閃蒸罐真空度低，生產操作控制困難，產品濃度降低，影響了裝置的平穩生產，具體如下：

（一）對制冷系統的影響

丙烯腈回收系統主要用循環水和液氨冷凝從濃縮系統閃蒸出來的水蒸氣和丙烯腈氣體。在夏季，由于循環水溫度高的影響，丙烯腈回收系統換熱器換熱效果差，更多的氣氨再次返回到制冷機入口，使制冷機負荷及出口壓力升高，當制冷機的壓力達到1.60MPa時機組將自動保護停車，裝置面臨停工的危險，另外制冷系統壓力高將會導致液氨系統分離罐泄漏的安全隱患。

（二）對反應系統的影響

由于循環水溫度升高，閃蒸罐真空度降低，將會導致T-323中的丙烯腈含量降低，使反應器中丙烯腈一水比例不平衡，長時間形成惡性循環，將影響反應轉化率，總丙烯腈和丙烯酰胺濃度等，而且工藝調整比較緩慢，隨著時間的延長，將影響裝置整個系統的運行平穩。

（三）對濃縮系統的影響

由于循環水溫度高，造成KOC溫度升高，T-322真空度逐漸降低，另外濃縮系統溫度高，丙烯酰胺溶液聚合傾向大，系統內聚合物量增多，主要表現在P-320、P-322、S-322等泵前過濾器拆洗頻繁，在夏季，泵P-320平均每天拆洗10次（平時每天平均6次），拆洗時不但增加了員工的勞動量，還浪費了清洗濾網時的脫鹽水。

（四）對產品的影響

循環水溫度高，直接導致濃縮系統真空度降低，使丙烯酰胺溶液中丙烯腈含量和濃度難以控制，主要對丙烯酰胺濃度影響較大，在2011年6月至9月，因循環水溫度高共造成T-324中間產品罐44罐約4400噸丙烯酰胺溶液未能達到裝置合格指標。

（五）對裝置達標的影響

循環水溫度高，使裝置的綜合能耗和丙烯腈單耗增加，綜合能就會增加，因循環水溫度高的影響，在2011年7月裝置丙烯腈單耗為0.7611t/t，超出公司達標指標0.760gt，另外還導致平穩率A級指標中PC-321真空度、D-322塔底溫度、D-322塔頂溫度等超出控制指標，影響了裝置平穩率達標。

二、解決措施

循環水溫度高，直接影響主要是閃蒸罐T-322的真空度低，丙烯酰胺溶液不能有效提濃，造成產品濃度不合格，另外就是造成制冷機出口壓力升高，制冷機起跳停車，裝置停工，這兩點都是裝置運行的關鍵，為解決這些問題，現將我的建議說明如下：

（一）處理措施

第一，在夏季，將制冷機水箱換熱器E-3532冷卻介質由脫鹽水改為新鮮水，提高E-3532換熱效果，充分將被制冷機壓縮后的氣氨冷凝為液氨，盡量降低制冷機的負荷及出口壓力。

第二，提高S-324、S-351設定壓力，減少系統氣氨量，降低制冷機負荷及出口壓力，這種方法只能短時間緩解制冷機的出口壓力，時間較長會導致S-324、S-351內部壓力不斷升高，有液氨泄露的危險。

第三，當制冷機出路壓力超過1.50MPa時，為避免制冷機出口壓力達到起跳壓力，將裝置20%冷卻水溫度提高1～2℃，減輕制冷機的負荷。

第四，產品中丙烯腈含量可能增加，回收的丙烯腈量相對減少，因嚴格監視每天采樣的分析數據，通過調節D-322的氣液比來進行控制，產品溶液丙烯腈含量超出控制指標（<50mg/L）的可能性較小。

第五，當制冷機負荷較高，出口壓力難以控制面臨停機，裝置存在停工的危險時，可通過降低閃蒸罐T-322的入口溫度和調小蒸發面積，減少蒸發氣體給制冷機帶去的熱量，這樣做丙烯酰胺溶液的濃度可能會低至反應器出口濃度40%左右。

（二）長遠考慮，從根本上解決問題

第一，裝置從95年投產運行以來，制冷機組水箱冷卻器E-3532一直使用至今，設備已部分老化，管束結垢嚴重，換熱效果較差，無法將制冷機壓縮后的氣氨充分冷凝，造成制冷機出口壓力升高，所以建議更換制冷機冷凝器，增加制冷機的換熱效果，降低制冷機的出口壓力。

第二，我裝置所用的循環水是由動力廠供應，要求動力廠降低循環水溫度，這是解決循環水溫度高的根本所在，但是由于全公司有很多裝置都使用循環水，各家溫度要求不一樣，而且從動力廠出來的循環水溫度是達到公司指標要求的，只因為環境溫度高，到我裝置時溫度已經超過我裝置的指標范圍，所以希望領導考慮在夏季環境溫度高時是否可以根據實際情況讓動力廠將循環水溫度適當降低。

結語

幾年來，由于夏季環境溫度高引起裝置循環水溫度升高，丙烯腈水回收系統熱量增加，制冷機壓縮后的氣氨無法充分冷凝，造成濃縮系統閃蒸罐T-322真空度低，制冷機負荷及出口壓力高，生產控制困難，使裝置產品濃度不合格，綜合能耗、丙烯腈單耗、MES平穩率等均不能達到公司要求指標，本文針對這些問題進行了討論研究，解決問題的關鍵在于降低濃縮系統真空度和制冷機壓縮后氣氨良好的冷凝效果。