聚酯装置酯化蒸气热利用现状分析及优化_杨峰.pdf

实践与经验合成纤维工业，（）：收稿日期：；修改稿收到日期：。作者简介：杨峰（），男，硕士，高级工程师，主要从事聚酯生产管理工作。：。聚酯装置酯化蒸气热利用现状分析及优化杨 峰，赵艳艳，柴鹏飞（中国石化洛阳分公司，河南 洛阳；洛阳市质量计量检测中心，河南 洛阳）摘 要：针对 聚对苯二甲酸乙二醇酯（）装置酯化蒸气热量回收利用不足，存在巨大优化空间的现状，提出改造措施进行了优化。结果表明：通过新增板式换热器，用酯化蒸气给系统循环乙二醇（）、稳定、真空 加热；给有机物汽提塔汽提风、热媒炉风机入口空气加热，提高进炉空气温度，降低热媒炉燃料气消耗；将富余蒸气热量加热热水并入装置外低温热水管网，大幅度降低冬季低温热水系统 蒸气用量等措施后，夏季酯化蒸气利用率从 提升至，冬季酯化蒸气利用率从 提升至，平均回收酯化蒸气热量 ，平均降本增效 万元 年，节能效果明显。关键词：聚对苯二甲酸乙二醇酯 酯化蒸气 回收 利用 优化中图分类号：；文献标识码：文章编号：（）聚对苯二甲酸乙二醇酯（）作为一种综合性能优良的聚合物，在国民经济发展中发挥着重要作用，但由于其产能发展过快，装置的效益下滑较快，降低装置运行成本日渐受到各个企业重视。由精对苯二甲酸（）和乙二醇（）酯化反应，再通过缩聚制备，其能耗构成包括燃料气、水蒸气、循环水等，降本增效主要围绕这几方面开展。目前，针对酯化蒸气余热利用有多种形式，包括加热热水作为溴冷机热量制备冷冻水，但该形式只在夏季高温天气使用，每年利用周期只有半年左右；利用酯化蒸气加热热水给办公室、短纤维空调供暖等，但该形式只能在冬季采用。作者围绕中国石化洛阳分公司 装置酯化反应蒸气回收利用的现状进行分析，并提出进一步优化措施。酯化蒸气余热的产生及利用现状 酯化蒸气的产生 生产过程主要包括两步连续反应：第一步 和 酯化反应生成酯化单体对苯二甲酸双 羟乙酯（）；第二步酯化单体之间脱水缩合生成高聚合度的均匀大分子产物。其中，酯化反应是在 、反应条件下的 可 逆 反 应，属 微 放 热 反 应，反 应 过 程 见式（）。（）工业生产过程中，因为 和酯化物蒸气压很小，酯化反应釜顶部蒸气实际上可视为水、及低沸物的混合物，其中低沸物主要是乙醛、乙醚、乙酸等，质量分数在 以内，水质量分数在以上；该股蒸气混合物送至 分离塔，塔底 回收至反应系统，塔顶 左右的水和微量低沸物抽出经冷却至 后，送至有机物汽提塔分离微量低沸物后送至污水处理系统，既浪费了大量的循环水资源，更是造成大量蒸气余热浪费。酯化蒸气热量核算 装置因短纤维生产线半负荷运行，负荷降至 （），单耗为 ，根据反应式（），每生成 的产物，同时生成 的水，则理论上酯化反应产生蒸气量为 。而实际生产过程中，为控制塔顶不携带，塔底温度控制在 ，回流比控制在 左右，因此实际分离塔顶酯化蒸气量为 。酯化蒸气中乙醛等低沸点有机物质量分数小于，水质量分数大于，则常压、条件下，该蒸气的焓值为 ，水的比热容为 （），因此 的酯化蒸气降温至 液态水，可释放的热量包括液化相变热和低温热两部分，其中相变热为 ，低温热为 ，酯化蒸气合计可提供热量为 。酯化蒸气余热利用现状 夏季酯化蒸气利用考虑到夏季 月冷冻水源需求较大，年中国石化洛阳分公司对 装置及其他公用工程部分进行了适当改造，利用酯化蒸气热量给溴冷机供热生产冷冻水，节省额外的能量消耗，其回收利用工艺流程如图 所示。将从 分离塔顶出来的约 的酯化蒸气余热引至板式换热器 释放热能加热热水，再将热水送至溴冷机内驱动溴冷机运行产生冷冻水，提供给装置工艺和空调使用。图 酯化蒸气回收利用工艺流程 分离塔；水回流罐；板式换热器；溴冷机 改造完成后，装置停用了原运行的冷冻机，利用溴冷机冷水满足、短纤维装置工艺和空调使用。但是该改造中酯化蒸气经过板式换热器后，形成液态 水，需要再经过水冷器冷却至 后送汽提塔汽提，有大约 的热量未利用，蒸气利用率只有。冬季酯化蒸气利用冬季 月，酯化蒸气回收方式主要为给办公室供暖及给短纤维装置环境空调供热。其中，办公室供热面积在 左右，回收利用热量 ；给短纤维装置环境空调供热，节省 蒸气 ，回收利用热量 ，两者合计回收利用酯化蒸气热量 ，蒸气利用率为 左右，仍有的热量未充分利用，因此冬季酯化蒸气热量回收利用空间较大，也是 装置节能优化的重点。表 冬夏季蒸气热利用情况 季节回收方式回收利用热量（）未回收利用热量（）蒸气利用率，夏季溴冷机 冬季取暖 改造措施基于 装置无论冬季还是夏季酯化蒸气热量并未全部回收利用，尤其是冬季热量回收利用率很低，因此考虑新增换热器及跨线流程，对装置内的各种、风系统进行预加热，并将富余的热水并入装置外低温热水系统，在回收酯化蒸气热量的同时，节省部分蒸气、燃料气、循环水资源。改造后的换热器及跨线流程见图 所示。图 改造后酯化蒸气回收利用工艺流程 分离塔；水回流罐；板式换热器；溴冷机；板式换热器；板式换热器；板式换热器；板式换热器；板式换热器；低温热水管网第 期 杨 峰等 聚酯装置酯化蒸气热利用现状分析及优化 预加热装置内 如图 所示，通过新增板式换热器、换热器、换热器，分别预热 装置内的循环、稳定、真空系统，减少蒸气、燃料气消耗。预加热 装置内循环、稳定、真空系统 回收利用热量见表。表 预加热各种 回收利用热量 项目流量（）进口温度 出口温度 回收利用热量（）循环 稳定 真空系统 合计 预加热装置内用风如图 所示，新增换热器，利用酯化蒸气加热有机物汽提塔底注入的汽提空气，降低排放污水中乙醛等低沸点有机物含量，节省加热蒸气；新增换热器，利用酯化蒸气预加热热媒炉空气，减少燃料气消耗。预加热汽提空气和热媒炉空气回收利用热量见表。表 预加热汽提空气和热媒炉空气回收利用热量 项目流量（）进口温度 出口温度 回收利用热量（）汽提空气 热媒炉空气 合计 富余热水并入装置外低温热水管网如图 所示，跨线新建 装置内热水管线至装置外第 套低温热水系统，将富余的加热热水并入第 套低温热水系统，降低第 套低温热 水 系 统 蒸 气 量，回 收 利 用 热 量 。改造后酯化蒸气余热利用情况见表。结合表、表 可以看出：改造后，夏季酯化蒸气回收利用热量由 增至 ，蒸气利用率从 提升至；冬季酯化蒸气回收利用热量由 增至 ，蒸气利用率从 提升至，改造节能效果明显。按照冬季 月、夏季 月两种模式各半年时间核算，平均回收酯化蒸气热量 ，折合 蒸气 ，平均降本增效 万元 年，节能增效明显。表 改造后冬夏季酯化蒸气热利用情况 季节回收方式回收利用热量（）蒸气利用率，夏季溴冷机 汽提空气 热媒炉空气 小计 冬季取暖 汽提空气 热媒炉空气 各种 预热 低温热水 小计 结论 装置酯化蒸气余热利用形式包括加热热水作为溴冷机热量制备冷冻水；加热热水给办公室供暖，给短纤维空调供暖；预加热循环、稳定、真空系统；预加热装置内汽提空气、热媒炉空气，降低蒸气、燃料气消耗；并入低温热水系统，用作低温热水等。通过新增板式换热器，用酯化蒸气给系统循环、稳定、真空系统 加热；给有机物汽提塔汽提风、热媒炉风机入口空气加热，提高进炉空气温度，降低热媒炉燃料气消耗；将富余蒸气热量加热热水并入装置外低温热水管网，大幅度降低冬季低温热水系统 蒸气用量等措施后，夏季酯化蒸气利用率从 提升至，冬季酯化蒸气利用率从 提升至，平均回收酯化蒸气热量 ，平均降本增效 万元 年，节能效果明显。参 考 文 献 徐浩，王鸣义，刘则馥 聚酯新产品开发应用现状及发展趋势 合成纤维工业，（）：郝瑞强 空气冷却器在聚酯装置中的应用及节能效果合成纤维工业，（）：夏启明 聚酯装置循环冷却水系统节能优化改造 聚酯工业，（）：叶炬，王崭，武睿，等 聚酯节能减排技术新进展 纺织科学研究，（）：贝聿泷 聚酯纤维手册 北京：纺织工业出版社，郝兴武 装置酯化蒸汽能量回收节能效益 聚酯工业，（）：贺平，孙刚 供热工程 北京：中国建筑工业出版社，（下转第 页）合 成 纤 维 工 业 年第 卷 （，）：，（）（）（），；，；，：；（上接第 页），（，；，）：（）（），；，：；国内外动态平煤神马高强高模浸胶帘子布填补国内技术空白 年 月 日，平煤神马集团自主研发的高强高模浸胶帘子布成功完成生产线小试，产品及技术打破国外垄断、填补国内空白，达到国际先进水平，这是继 年 月高强高模工业丝得到国际客户认可后的又一次重大突破。该系列新产品是平煤神马集团立足行业高端、调整产品结构、性能迭代升级的一项新成果，主要采用特殊的紧张热定型浸胶新工艺生产，具有强度高、模量高、尺寸稳定性好等突出优势，可作为骨架材料广泛应用于各类新型轮胎，对于进一步提升企业核心竞争力，更好满足国内市场需求具有重要战略意义。近年来，平煤神马集团帘子布发展公司大力实施创新驱动发展战略，坚持走高端特色之路，着力打造具有核心竞争力的科技创新高地，相继研发出一系列高端差异化产品，为企业提高质量效益奠定了坚实基础。高强高模工业丝及高强高模浸胶帘子布就是该公司持之以恒不断创新的代表性新产品。（通讯员 肖英芝）合 成 纤 维 工 业 年第 卷