甲胺裝置蒸汽節(jié)能小結(jié)

劉小羽

(安陽(yáng)九天精細(xì)化工有限責(zé)任公司，河南 安陽(yáng) 455133)

化工行業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要材料工業(yè)，在保證裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，節(jié)能工作有著極為重要的意義。公司圍繞裝置智能化連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行、產(chǎn)品品質(zhì)提升、節(jié)能減排等對(duì)現(xiàn)有裝置進(jìn)行“三大改造”，實(shí)現(xiàn)公司現(xiàn)有生產(chǎn)裝置運(yùn)行安全穩(wěn)定、綠色環(huán)保、節(jié)能降耗，推動(dòng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

1 工藝流程簡(jiǎn)述

安陽(yáng)九天精細(xì)化工有限責(zé)任公司建有生產(chǎn)混甲胺的裝置，采用生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟的“甲醇連續(xù)氣相催化胺化法”，原料為純度≥99.9%的液氨和優(yōu)等品甲醇。原料經(jīng)過(guò)混合加壓，在高溫環(huán)境下的反應(yīng)合成塔內(nèi)，經(jīng)過(guò)催化劑作用生成混甲胺?；旒装方?jīng)過(guò)精餾系統(tǒng)中的各個(gè)精餾塔，利用混甲胺中各組分揮發(fā)度的差異進(jìn)行分離，從而獲得所需要的甲胺產(chǎn)品。

在本裝置甲胺產(chǎn)品生產(chǎn)中，原料液氨和甲醇經(jīng)過(guò)混合成為原料液，原料液經(jīng)過(guò)低溫?fù)Q熱器與合成塔內(nèi)反應(yīng)生成出來(lái)的合成液進(jìn)行換熱后(90 ℃左右)，進(jìn)入開(kāi)工汽化器用蒸汽進(jìn)行加熱(100～120 ℃)。加熱后的原料液再經(jīng)過(guò)3臺(tái)串聯(lián)的高溫?fù)Q熱器與合成氣換熱，然后進(jìn)入電加熱器，溫度達(dá)340～350 ℃，之后進(jìn)入合成塔，在催化劑的作用下進(jìn)行氣相胺化反應(yīng)。

合成塔下部出來(lái)的氣體混合物為混甲胺的氣體形態(tài)，將之定義為合成氣。此時(shí)的合成氣將在串聯(lián)的3臺(tái)高溫?fù)Q熱器和低溫?fù)Q熱器內(nèi)與原料混合液體進(jìn)行熱量交換，從而由氣態(tài)變?yōu)闅庖夯旌衔铩庖夯旌衔镞M(jìn)入后邊的氣液分離器內(nèi)，氣相進(jìn)入合成氨冷凝器，經(jīng)冷凝下來(lái)的液體進(jìn)入氣液分離器，不凝氣由合成氣放空向甲胺一塔氣相進(jìn)料，氣液分離器液位經(jīng)調(diào)節(jié)閥向甲胺一塔液相進(jìn)料。

甲胺裝置熱源蒸汽總管壓力為3 820 kPa，需要對(duì)總管進(jìn)行降溫，減壓到900 kPa蒸汽使用，減壓后的蒸汽經(jīng)過(guò)精餾塔的再沸器對(duì)物料進(jìn)行加熱，蒸汽凝液進(jìn)入閃蒸槽。閃蒸槽底部與凝液槽相連，依靠壓力差進(jìn)行自調(diào)閥組調(diào)節(jié)，將閃蒸槽內(nèi)凝液送至凝液槽，再通過(guò)泵進(jìn)行外送。

2 存在問(wèn)題

按設(shè)計(jì)要求，開(kāi)工汽化器只是在開(kāi)車(chē)時(shí)加熱液氨使用，正常生產(chǎn)情況下，開(kāi)工汽化器蒸汽可以停用。甲胺開(kāi)車(chē)組織高負(fù)荷生產(chǎn)以來(lái)，開(kāi)工汽化器蒸汽一直在投用，若減小蒸汽量，會(huì)造成開(kāi)工汽化器出口溫度降低，造成物料不能完全氣化，高溫?fù)Q熱器A、B、C出口溫度下降，電加熱器負(fù)荷增加。若沒(méi)有完全氣化的物料在高溫?fù)Q熱器或電加熱器內(nèi)瞬間氣化時(shí)，很容易造成合成系統(tǒng)壓力波動(dòng)，這對(duì)于甲胺合成反應(yīng)壓力的控制是不利的。特別是氨含量偏高時(shí)，液體瞬時(shí)氣化，合成壓力不易控制，存在安全隱患。

3 蒸汽節(jié)能的思路

由于甲胺三塔釜物料排出液[溫度160 ℃經(jīng)過(guò)三塔釜液冷卻器降溫后排至甲胺五塔(五塔為常壓塔，五塔釜105 ℃)]，存在大量的熱能損失。通過(guò)增設(shè)中間換熱器對(duì)甲胺三塔釜液的余熱進(jìn)行回收，來(lái)提高原料液溫度，減少開(kāi)工汽化器蒸汽用量或停用開(kāi)工汽化器，降低蒸汽能耗。三塔釜液通過(guò)換熱后進(jìn)入甲胺五塔，優(yōu)化甲胺五塔塔溫分布，提高分離效果。

表1 中間換熱器設(shè)備參數(shù)

改造后工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 改造后工藝流程

4 投運(yùn)步驟

投運(yùn)步驟：①緩慢打通中間換熱器殼程的進(jìn)出口控制閥門(mén)，打通中間換熱器殼程工藝流程，關(guān)閉原工藝流程中原料液去高溫?fù)Q熱器A的控制閥門(mén)；②緩慢打通中間換熱器管程流程，打開(kāi)甲胺三塔塔釜至中間換熱器入口控制閥和中間換熱器至五塔出口控制閥(過(guò)液即可)；③觀察進(jìn)高溫?fù)Q熱器A殼程物料溫度變化情況，溫度上升不易過(guò)快，逐漸減小開(kāi)工汽化器蒸汽量(開(kāi)工汽化器蒸汽不停)；④待進(jìn)高溫?fù)Q熱器A殼程物料溫度穩(wěn)定后，繼續(xù)稍開(kāi)開(kāi)工汽化器三塔釜液進(jìn)口控制閥，待后續(xù)高溫?fù)Q熱器C出口溫度上升明顯時(shí)，逐步減小電加熱爐電流；⑤觀察高溫?fù)Q熱器A管程合成液溫度變化情況，若溫度上升較多，及時(shí)調(diào)整后續(xù)冷凝器，避免造成后續(xù)系統(tǒng)波動(dòng)。

5 投運(yùn)注意事項(xiàng)

投用中間換熱器時(shí)，高溫?fù)Q熱器A殼程物料溫度上升不能過(guò)快，易造成高溫?fù)Q熱器A封頭泄漏。投用中間換熱器時(shí)，控制三塔釜液流量不能過(guò)大，三塔釜液溫度過(guò)高，易造成高溫?fù)Q熱器A合成液出口溫度高，進(jìn)而造成低溫?fù)Q熱器溫度過(guò)高，造成低溫?fù)Q熱器封頭漏等后果。投用中間換熱器時(shí)，閥門(mén)緩慢進(jìn)行動(dòng)作，避免溫度波動(dòng)大，造成中間換熱器下部積液，溫度若突然升高，易造成甲胺合成塔超溫超壓，損壞催化劑。

6 其他節(jié)能措施

甲胺裝置的蒸汽凝液匯集到閃蒸槽，閃蒸槽壓力在270 kPa左右，閃蒸槽底部與凝液槽相連，依靠壓力差進(jìn)行自調(diào)閥組調(diào)節(jié)，將閃蒸槽內(nèi)凝液送至凝液槽，經(jīng)凝液泵外送。閃蒸槽頂部閃蒸汽依靠自調(diào)閥組進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，放空至凝液槽，經(jīng)凝液槽冷卻器冷卻后，液相回流到凝液槽，氣相進(jìn)行放空。根據(jù)裝置運(yùn)行情況，自調(diào)閥組的控制開(kāi)度在100%，蒸汽能耗損失大。將閃蒸槽內(nèi)的閃蒸汽所產(chǎn)生的閃蒸熱量進(jìn)行最大化的回收利用。從閃蒸槽的頂部氣相管線上進(jìn)行甩頭，連接至甲胺四塔再沸器蒸汽管線上，從而將閃蒸槽放空去凝液槽的閃蒸蒸汽進(jìn)行回收，并且把四塔蒸汽凝液回收至凝液槽，避免四塔蒸汽憋壓。達(dá)到落實(shí)裝置使用蒸汽能耗降低的目標(biāo)。

7 節(jié)能效果

項(xiàng)目實(shí)施后，充分利用甲胺三塔釜液的熱量來(lái)預(yù)熱原料液，三塔釜液進(jìn)入中間換熱器，換熱后溫度由160 ℃降到100 ℃以下，減少了開(kāi)工汽化器蒸汽用量。同時(shí)將閃蒸汽熱量進(jìn)行回收利用，閃蒸槽的槽內(nèi)壓力下降至200 kPa左右，降低了蒸汽能耗。中間換熱器改造運(yùn)行效率效果見(jiàn)表2。

表2 中間換熱器改造運(yùn)行效率效果 ℃

8 結(jié)束語(yǔ)

從該甲胺裝置的生產(chǎn)運(yùn)行情況來(lái)看，公司對(duì)中間換熱器的投運(yùn)使用效果明顯。通過(guò)對(duì)中間換熱器的使用，甲胺三塔釜液經(jīng)過(guò)三塔釜液冷卻器降溫后排至甲胺五塔存在的大量熱能損失得到有效利用，降低了甲胺合成系統(tǒng)開(kāi)工汽化器蒸汽使用量。同時(shí)對(duì)閃蒸汽閃蒸熱量進(jìn)行了回收，節(jié)約了蒸汽能耗，為公司節(jié)能降耗奠定了基礎(chǔ)。