苯酐生產(chǎn)中高溫導(dǎo)熱油系統(tǒng)優(yōu)化改造及效益分析

黃建紅，吳 飛

（銅陵化工集團 有機化工有限責(zé)任公司，安徽 銅陵 244003）

生產(chǎn)與技術(shù)改造

苯酐生產(chǎn)中高溫導(dǎo)熱油系統(tǒng)優(yōu)化改造及效益分析

黃建紅，吳 飛

（銅陵化工集團 有機化工有限責(zé)任公司，安徽 銅陵 244003）

本文介紹了苯酐生產(chǎn)中高溫導(dǎo)熱油系統(tǒng)的優(yōu)化改造，并對改造后的效益進(jìn)行分析。實踐表明，合理利用副產(chǎn)熱量，完全可以實現(xiàn)苯酐生產(chǎn)零燃料消耗，節(jié)能效益、經(jīng)濟效益、環(huán)保效益顯著，為苯酐生產(chǎn)提供了新方法和新思路。

苯酐；導(dǎo)熱油系統(tǒng)；改造；效益分析

苯酐生產(chǎn)過程中，需要對氧化反應(yīng)后得到的粗苯酐實施進(jìn)一步的熟化、精餾處理，以得到品質(zhì)優(yōu)良的苯酐產(chǎn)品。熟化過程在3個串聯(lián)的預(yù)處理釜中進(jìn)行，需要將160℃左右的粗苯酐加熱至合適的溫度并保持足夠的停留時間，其中，第一處理釜溫度（R201）控制在 245℃左右，第二處理釜（R202）溫度控制在255℃左右，第三處理釜（R203）溫度控制在265℃左右。精餾系統(tǒng)包括輕組分分離塔（T201）、純苯酐精餾塔（T202）和蒸渣釜（R204），均采用負(fù)壓操作，其中T201塔底溫度約220℃，T202塔底溫度約215℃，R201釜體溫度230℃。為滿足以上單元對高溫?zé)崮艿男枨?，配備了一套高溫?dǎo)熱油系統(tǒng)，采用燃煤油爐作為熱能補給源，以導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)實施熱量供給[1]。

近年來，隨著環(huán)保要求的不斷提升，國家制定了相應(yīng)的大氣污染防治行動計劃，要求全面整治燃煤小鍋爐，到2017年，地級及以上城市建成區(qū)基本淘汰每小時10蒸噸及以下的燃煤鍋爐[2]。為解決燃煤油爐淘汰后對高溫?zé)嵩吹男枨?，對原有苯酐生產(chǎn)工藝進(jìn)行了技術(shù)改造，成功實現(xiàn)了苯酐生產(chǎn)零燃料消耗，取得了較好的環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。

本文介紹了苯酐生產(chǎn)中高溫導(dǎo)熱油系統(tǒng)的優(yōu)化改造，并對其節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟效益進(jìn)行分析，為苯酐生產(chǎn)提供新方法和新思路。

1 苯酐生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀及特點分析

苯酐生產(chǎn)以鄰二甲苯或工業(yè)萘為原料，經(jīng)固定床氣相催化氧化得到粗苯酐，粗苯酐通過熟化處理并經(jīng)精餾提純后，最終生產(chǎn)出成品苯酐。工藝流程圖見圖1。

圖1 改造前生產(chǎn)工藝流程Fig.1 Productive technology before optimal transformation

從圖1中可以看出，需要用到高溫導(dǎo)熱油的設(shè)備主要有4部分：預(yù)處理釜3臺（R201、R202、R203），輕組分分離塔再沸器（E203），純苯酐精餾塔再沸器（E204），蒸渣釜（R204），其中 R201～R204 采用外半管加熱形式，E203、E204為管殼式換熱器。

同時，鄰二甲苯或工業(yè)萘在氧化過程中會釋放出大量的熱量，為了維持反應(yīng)體系穩(wěn)定的溫度，這些熱量通過熔鹽冷卻器（E104）以副產(chǎn)蒸汽的形式實現(xiàn)轉(zhuǎn)移，原有工藝E104實際操作壓力2.5MPa（約226℃）。催化氧化結(jié)束后，工藝氣體達(dá)到355℃以上高溫，并從固定床反應(yīng)器中經(jīng)管道輸送至氣體冷卻器（E105），溫度降至165℃左右。因此，合理有效的利用氧化反應(yīng)過程中的反應(yīng)熱和高溫工藝氣體降溫過程中的顯熱，是此次技改的主要思路。

2 改造方案

2.1 氧化反應(yīng)器熔鹽冷卻器蒸汽壓力升級

更換E104，提高其設(shè)計壓力，將副產(chǎn)蒸汽操作壓力提高到4.5MPa；更換E203、E204，將原來的導(dǎo)熱油換熱器改為飽和蒸汽換熱器。利用副產(chǎn)4.5MPa飽和蒸汽作為E203、E204的加熱熱源。

與導(dǎo)熱油相比，蒸汽換熱效率更高。采用此種方案有以下優(yōu)點：（1）減少了E203、E204的換熱面積，新設(shè)備體積更??；（2）加熱溫度由290℃降至258℃，有效減少了蒸發(fā)過程中高溫碳化結(jié)焦等現(xiàn)象；（3）不需要導(dǎo)熱油循環(huán)泵，節(jié)約了用電成本。

2.2 以高溫工藝氣體為熱源的油加熱新工藝

利用355℃工藝氣體作為熱源，在氧化反應(yīng)器和氣體冷卻器之間新增一臺油加熱器，將導(dǎo)熱油維持在290℃溫度并連續(xù)為預(yù)處理釜、蒸渣釜供熱。

此部分沒有采用飽和蒸汽加熱，主要基于以下考 慮 ：（1） 根 據(jù) 工 藝 要 求 ，R201～R203 需 要245～265℃的高溫，若采用飽和蒸汽加熱，操作壓力需要到達(dá)近6.0MPa，對整個蒸汽系統(tǒng)的要求更高；（2）在苯酐生產(chǎn)裝置中，由于安裝位置、設(shè)備體積等問題，R201～R204很難實施更換，且均采用外半管結(jié)構(gòu)形式加熱，難以承受過高的蒸汽壓力；（3）R201～R203主要用于粗苯酐無相變升溫，R204只有少量的相變蒸發(fā)量，整體需要的熱量很少，采用工藝氣體作為熱源完全滿足熱量的需求。

改造后的工藝流程見圖2。

實踐證明，通過以上兩方面的優(yōu)化改造，更加合理的利用了自身裝置熱能的綜合利用，在滿足生產(chǎn)需要的同時，成功實現(xiàn)了燃煤油爐的淘汰。

圖2 改造后生產(chǎn)工藝流程Fig.2 Productive technology after optimal transformation

3 效益分析

3.1 節(jié)能效益

改造前后每生產(chǎn)1t苯酐高溫導(dǎo)熱油系統(tǒng)所需綜合能源單耗見表1。

表1 改造前后綜合能源單耗比較Tab.1 Comparison of comprehensive energy consumption before and after Optimal Transformation

由表1可見，改造前采用燃煤油爐的綜合單耗為73.20kgce/t苯酐，改造后的綜合單耗降至38.73 kgce/t苯酐，每噸苯酐減少能耗34.47kgce，按照年產(chǎn)5萬t苯酐計，年節(jié)能1723.5tce。

3.2 經(jīng)濟效益

改造后，每生產(chǎn)1t苯酐可減少煤耗100kg，節(jié)約成本75元/t苯酐；減少電耗13.2kWh，節(jié)約成本8.8元/t苯酐；蒸汽消耗增加約300kg，增加成本45元/t苯酐，合計節(jié)約成本38.8元/t苯酐，按年產(chǎn)苯酐5萬t計，每年可節(jié)約成本194萬元。燃煤油爐淘汰后，取消了相應(yīng)的人工、維護(hù)，節(jié)約成本約50萬元·a-1。因此，通過以上改造，年創(chuàng)造經(jīng)濟效益總計244萬元。

3.3 環(huán)保效益

通過優(yōu)化改造，淘汰了燃煤油爐，每年可減少燃煤消耗 5000t，減少 SO2排放 16t·a-1，減少 NOx排放 60t·a-1，減少CO排放244t·a-1，減少CO2排放1245t·a-1，減少煙塵排放7t·a-1，減少爐渣及粉煤灰等固廢排放1445t·a-1，環(huán)境效益顯著[3]。

4 結(jié)論

節(jié)能減排、綠色環(huán)保是化工企業(yè)不斷追求進(jìn)步，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的根本途徑。分析苯酐生產(chǎn)裝置中各耗能單元工藝設(shè)備的特點，合理利用不同工序副產(chǎn)熱量，通過集成氧化反應(yīng)器熔鹽冷卻器蒸汽壓力升級、以高溫工藝氣體為熱源的油加熱新工藝兩方面新技術(shù)、新工藝，對現(xiàn)有高溫導(dǎo)熱油系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，能夠在較少的投入下、較短的時間內(nèi)，實現(xiàn)落后燃煤油爐的淘汰，在滿足生產(chǎn)需要的同時，創(chuàng)造了良好的節(jié)能效益、經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

［1］ 銅陵化工集團有機化工有限責(zé)任公司.5萬噸/年苯酐生產(chǎn)工藝規(guī)程［Z］.2016.

［2］ 國務(wù)院關(guān)于印發(fā)大氣污染物防治行動計劃的通知（國發(fā)[2013]37 號）［Z］.2013.

［3］ 王偉.物料衡算法測算煤炭燃燒污染物排放量［J］.山西建筑,2013,39（36）：230-231.

Optimal transformation of heat transter oil sistem in the phthalic anhydride device and its benefit analysis

HUANG Jian-hong，WU Fei
（Organic Chemical Co.,Ltd.of Tongling Chemical Industry Group Corporation,Tongling 244003,China）

The optimal transformation of heat transter oil sistem in the phthalic anhydride device was introduced and the benefit was analysed.The practice showed that it didn't need fuel consumption by using energy which was byproduct of phthalic anhydride making,and improved the benefits of energy conservation,reducing production cost and environmental protection remarkbly.It procided a new method and a new idea for phthalic anhydride production.

phthalic anhydride；heat transfer oil sistem；transformation；benefit analysis

TQ206

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20171158

2017-06-27

黃建紅(1981-)，男，四川廣安人，助理工程師，2004年畢業(yè)于鄭州大學(xué)化學(xué)工藝專業(yè)，本科，主要從事化工生產(chǎn)技術(shù)管理與市場研究工作。