丙烯腈装置节能降耗技术分析探讨

摘 要 丙烯腈是很多化学合成单体，具有重要的经济价值，我们以普通丙烯腈橡胶，ABS树脂等材料制成的丙烯腈作为重要原料生产加工。随着社会的进步，人们对各种化工产品的需求也在增加。产品的需求量相当于原材料的需求量。市场上也有越来越多的化学品生产商生产丙烯腈。随着激烈的市场竞争，丙烯腈生产工艺也在不断优化。由于产品属于红海竞争格局，因此企业在成本控制的生产过程中会有很多精力和方向，本文针对丙烯腈装置的一些节能方案进行了探讨。

关键词 丙烯腈；装置；节能降耗；技术分析

1 丙烯腈装置能耗构成分析

根据齐鲁石化公司41万吨/年丙烯腈装置设计能耗分析图，装置能耗中燃料消耗量占比为45.46%；电力消费排在第二位，为24.7%。蒸汽消耗占第三位，为13.67%；循环水消耗率为13.55%。氮消耗占1.47%；脱盐水消费比例为0.28%；电表耗气量：0.73%；淡水的比例很小。因此，丙烯腈装置的节能和消耗主要集中在燃料，电力，蒸汽和循环水。

2 节能降耗技术

2.1 降低蒸汽消耗

丙烯腈装置最初设计了直接排废液焚烧炉，可在900℃（1000℃）的高温下将废水中的有毒物质分解成无毒介质。然后排入大气的丙烯腈焚烧炉的热负荷高达3887.4×104kJ / h / h 850，950℃。为了回收这部分热量，公司于2001年建成了一套卧式废水焚烧余热锅炉。高温烟气余热回收后产生1.0 MPA中压蒸汽9.5 t / h，减少量从当地火力发电厂购买蒸汽，并减少蒸汽消耗。

传统的硫铵生产工艺是单效蒸发，结晶，离心，干燥和包装。它在大气压下运行并消耗大量能量。每吨硫胺素的生产消耗约5吨蒸汽。齐鲁石化丙烯腈纤维厂开发出硫酸铵双效逆流蒸发技术。双效逆流蒸发技术是一种负压操作。双效逆流蒸发原理主要引入丙烯腈硫酸铵副产物的生产过程中，充分利用二次蒸汽的能量。新鲜蒸汽和循环水的消耗大大减少。该项目于2008年3月竣工，并于5月4日14时至11日14时投入运行。硫化铵装置校准168小时[1]。

2.2 降低燃料油消耗

丙烯腈装置废水焚烧炉燃烧废水中的聚合物浓度低（15%），热值低，造成燃料油消耗量，油耗在150千克/吨以上的废水中，燃料油消耗量为8000吨导致设备的高能耗。废水浓缩技术的出发点是减少废水量，提高废水的热值，降低燃料消耗，从而降低设备的能耗。通过分析丙烯腈废水和蒸发实验发现，丙烯腈，乙腈中的氰化氢在酸性废水中的蒸发率为50%，超过大部分有机物被蒸出，这些有机物将在工业设备中回收利用，而不是只能减少大气污染，还能减少材料消耗，因此，齐鲁石化公司开发了强有力的技术回收有机物：废水中聚合物浓度在15%～15%和20%～50%之间，回收塔有机物的同时，将塔釜浓缩废水送入焚烧炉进行燃烧，侧线抽取蒸汽至四效蒸发装置T504塔内做加热蒸汽或直接进入焚烧炉，将燃烧后的烟气倒入大气中。由于废水量减少一半，燃料消耗和雾化蒸汽量减半，使设备的能耗大大降低。该项目于2007年12月完工并投入使用。

2.3 降低物耗、能耗综合技术

20世纪中国先后引进了8套丙烯腈装置，虽然设计的精炼回收率为95%，但实际运行水平只有90%左右，最好的水平只有92%，远低于先进水平97%在国外。中国石化组织科技攻关，提高丙烯腈精制回收率。上海石化研究院是开发研究的主体，齐鲁石化公司是工业试验的主体。关键点分两个阶段处理：第一阶段使单位达到标准。也就是说，精炼的回收率高达94；第二阶段使单位回归。在第一阶段，主要的发展方向是快速冷却过程，从设备的不合理方面进行了改进。通过对丙烯腈在快速冷却和中和过程中的聚合动力学和扩散动力学的理论研究，对丙烯腈在急冷中和过程中的聚合动力学和扩散动力学进行了理论研究。在分析气液传热和流场分布的基础上，对淬火塔的淬火过程和设计进行了改进。通过对冷却和热模拟以及千吨级工业试验的研究，提出了一种新型的内部元件来改变急冷塔内液体流场的分布。为了减少下塔液体在塔中的停留时间，丙烯腈的自聚反应和丙烯腈-氨在塔的液相中的加成反应被抑制。因此，丙烯腈聚合的损失被有效地降低。2001年5月29日至10月2日进行72 h校正，精制回收率为94.21。

目前，丙烯腈聚合回收率为94.21。该技术已在国内6套进口设备上推广应用。发展的第二阶段：首先，采用新型组合内部元件来提高急冷塔内气体和液体的传热效率。同时，快速冷却塔的气液传热效率得到有效提高，同时提高了快速冷却的效果。

2.4 节电技术

齐鲁石化丙烯腈装置原料空气压缩机组（c-104）由汽轮机，压缩机，变速箱，热电偶和电机组成。在空气压缩机组正常运行期间，主要由反应器合成反应放热产生的蒸汽驱动蒸汽轮机提供动力。该电机主要用于C-104机组的启动，丙烯腈装置的生产初期和蒸汽不稳定时的输出功率。大部分电机在运行中运行，基本处于空载运行状态，平均运行电流约为50 A。通过查阅变电站的历史记录，电表测得的平均功耗约为160 kW。

2.5 降低循环水消耗

循环水用量占丙烯腈装置能耗的第四位，这对装置的能耗影响很大。但是，它受到丙烯腈装置生产过程的限制。为加强循环水管理，齐鲁公司于2007年12月委托大连理工大学丙烯腈装置循环水系统进行水平衡试验和检測结果如下：丙烯腈装置为2890.7t/h循环水系统的供水量，总回水量2864.6 t/h，总失水量26.1 t/h，总循环率为99.1%，水损失占总供水量的0.9%。考虑到测量仪器的误差，总循环率应为99.5%左右，水损失量约为14.5t/h，循环水系统总体平衡性较好。因此，循环水用量只有通过加强日常管理，严格控制换热器入口温差大于7℃，加强检查，减少泡沫损落等[2]。

3 结束语

综上所述，我国自1976年以来，第一套丙烯氨氧化工艺引入到丙烯腈工艺已有近36年的历史，随后又引进了多套成套设备，在消化吸收技术引进的基础上，研制开发 一系列节能降耗的实用新技术，在相关企业得到了较好的应用。

参考文献

[1] 吴粮华.丙烯腈生产技术进展[J].化工进展，2007，26（10）： 1369-1372，1410.

[2] 肖珍平.丙烯腈装置节能降耗措施的实例分析[J].石油化工，2002，31（10）：843-847.

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