環(huán)己酮生產(chǎn)過程中余熱的利用

張建君，郭孝偉，劉偉

(濟寧中銀電化有限公司，山東 濟寧 272500)

隨著社會的發(fā)展，日益緊張的能源問題在工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)成本中逐漸突出。更加有效地減少能源消耗、降低企業(yè)生產(chǎn)成本成為每個企業(yè)重點關注的目標。企業(yè)熱能供給現(xiàn)主流方式還是通過燃燒煤炭資源產(chǎn)生蒸汽提供，隨著煤炭資源的緊俏及價格上漲，企業(yè)用能成本也不斷提高。有效利用生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)熱能，不僅降低生產(chǎn)過程中蒸汽消耗，同時減少氮氧化物、二氧化硫、煙塵等污染物的排放，大大緩解企業(yè)環(huán)保壓力[1]。

在氯堿企業(yè)生產(chǎn)燒堿過程中，副產(chǎn)氯氣和氫氣。濟寧中銀電化有限公司(以下簡稱“濟寧中銀”)以副產(chǎn)氫氣為原料生產(chǎn)環(huán)己酮。環(huán)己酮產(chǎn)品應用十分廣泛，主要用于生產(chǎn)己內(nèi)酰胺，也可用于制造防老劑、樹脂、溶劑、醫(yī)藥等。環(huán)己酮生產(chǎn)屬于有機加氫、氧化反應，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量反應熱，濟寧中銀通過技術改造有效回收了反應過程中的余熱，取得了較好的效果。

1 工藝流程

外購原料苯與來自氫氣處理工序的氫氣發(fā)生加氫反應生成環(huán)己烷。環(huán)己烷經(jīng)過氧化、分解、醇酮精制后生成環(huán)己酮。生成的環(huán)己醇經(jīng)過脫氫反應后生成環(huán)己烷作為原料使用，副產(chǎn)氫氣參與加氫反應。

2 余熱來源

(1)蒸汽冷凝水。鍋爐供給的2.1 MPa、216 ℃蒸汽與環(huán)己烷、環(huán)己醇等物料熱交換后產(chǎn)生的蒸汽冷凝水；鍋爐供給的1.1 MPa、187 ℃蒸汽與輕沸塔1、輕沸塔2、苯汽化器等裝置熱交換后產(chǎn)生的蒸汽冷凝水；減壓減溫后0.5 MPa、151 ℃蒸汽與環(huán)己酮塔、罐區(qū)等裝置熱交換后產(chǎn)生的蒸汽冷凝水。

(2)反應生成熱。加氫反應裝置生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的反應熱，用循環(huán)水吸收，冷卻降溫。

(3)物料攜帶富余熱量。輕沸塔塔頂出口醇酮混合氣相溫度130 ℃，用循環(huán)水降溫至50 ℃后使用。

3 余熱利用技術改造

3.1 蒸汽冷凝水余熱利用技術改造

回收2.1 MPa、216 ℃蒸汽和1.1 MPa、187 ℃蒸汽使用后產(chǎn)生的蒸汽冷凝水，通過改造管道，新增1臺1#低壓蒸汽閃發(fā)罐(15 m3)，將蒸汽冷凝水閃發(fā)生產(chǎn)的0.5 MPa蒸汽并入0.5 MPa蒸汽管網(wǎng)；回收酮塔、輕沸塔、烷塔等裝置及1#閃發(fā)罐未閃蒸的低壓冷凝水，新增1臺2#低壓蒸汽閃發(fā)罐(16 m3)，將蒸汽冷凝水閃發(fā)生產(chǎn)0.2 MPa蒸汽，一路供給溴化鋰冷凍水機組用于制取7 ℃低溫水，另一路供給鍋爐工序除氧器，用于預熱入爐純水。2#閃發(fā)罐底部未閃發(fā)冷凝液通過新增熱水泵輸送至鍋爐工序生產(chǎn)蒸汽。新增設備及規(guī)格見表1。

3.2 加氫反應器冷卻管線技術改造

改造加氫反應器循環(huán)水管線，用純水替代循環(huán)水，副產(chǎn)0.5 MPa蒸汽，并入0.5 MPa蒸汽管網(wǎng)。有效回收反應熱的同時，提高了反應器換熱環(huán)境及效率。蒸汽冷凝水和反應熱回收利用技術改造流程如圖1所示。

表1 蒸汽冷凝水回收利用技改項目新增主要設備

圖1 蒸汽冷凝水和反應熱回收利用工藝流程示意圖

3.3 輕沸塔余熱高效利用技術改造

輕沸塔醇酮混合氣相溫度130 ℃，而環(huán)己酮塔塔釜環(huán)己酮物料須用蒸汽加熱至90 ℃以上，因此，通過新增換熱設備，使輕沸塔物料與環(huán)己酮塔塔釜環(huán)己酮物料進行換熱，回收熱量。

改造現(xiàn)有輕沸塔物料管線，新增環(huán)己酮再沸器、冷凝器、輸送泵等設備(見表2)，使輕沸塔塔頂醇酮混合氣相與環(huán)己酮塔塔釜來的環(huán)己酮物料進行熱交換。氣相返回輕沸塔塔頂冷凝器，液相物料通過輸送泵送入輕沸塔回流槽。輕沸塔余熱高效利用技術改造流程如圖2所示。

4 項目運行狀況

(1)蒸汽冷凝水余熱利用項目和加氫反應器冷卻管線技術改造項目實施后，有效回收了生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱。改造裝置已運行1年有余，操作簡單便捷，控制及時有效，目前各裝置運行穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯，經(jīng)核算每小時可降低蒸汽消耗10 t。

表2 輕沸塔余熱利用技改項目新增主要設備

(2)輕沸塔余熱高效利用技術改造完成后投入了運行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，環(huán)己酮產(chǎn)品質量指標正常，實現(xiàn)了高效回收物料攜帶余熱的目標。經(jīng)核算，項目實施后每小時可節(jié)約3 t蒸汽。

圖2 輕沸塔余熱利用工藝流程示意圖

5 技術改造效果及經(jīng)濟效益

(1)有效回收反應熱的同時，提高了反應器換熱環(huán)境及效率，減少了設備清洗費用[2]。

(2)增加了0.5 MPa蒸汽系統(tǒng)、0.2 MPa蒸汽系統(tǒng)的供給量，使蒸汽系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

(3)降低并放寬了輕沸塔回流溫度控制范圍的硬性要求，總體上降低了循環(huán)水的使用負荷，改善了循環(huán)水回水溫度過高而造成結垢嚴重的情況，達到延長輕沸塔冷凝器清洗周期的目的。

(4)減少了污水排放量，同時因降低鍋爐工序蒸汽需求量，從而降低了氮氧化物、二氧化硫、煙塵的排放量。

(5)經(jīng)核算,余熱利用項目實施后，共節(jié)約蒸汽13 t/h，按1年8 000 h計，每年可節(jié)約蒸汽104 000 t，按蒸汽單價140元/t計，年產(chǎn)生經(jīng)濟效益1 456萬元。

6 結語

環(huán)己酮生產(chǎn)過程余熱技改項目實施后，大大降低了環(huán)己酮生產(chǎn)過程中一次能源的消耗量，在降低企業(yè)生產(chǎn)成本的同時，實現(xiàn)了資源“再利用”“高效率”“低排放”的循環(huán)經(jīng)濟，建立了可持續(xù)發(fā)展的企業(yè)經(jīng)濟增長模式。同時減少資源消耗，提高運行效率，降低污染物排放，使經(jīng)濟和環(huán)境得到了和諧發(fā)展。