化工装置蒸汽凝结水系统的优化设计

化工装置蒸汽凝结水系统的优化设计
陈攀西(长岭炼化岳阳工程设计有限公司，湖南岳阳414000)
摘要:能源和环境危机已然成为全球亟待解决的问题。

蒸汽凝结水的回收利用是节能减排的一项重要举措，对企业节能降耗、保护
环境和合理利用水资源都有着积极的推动作用。

文章针对某企业化工作业部环氧丙烷装置蒸汽凝结水系统存在的问题，并结合装
置自身的特点，通过优化工艺流程实现蒸汽凝结水的梯级利用，最后通过计算说明优化后的蒸汽凝结水系统能给企业带来巨大的
经济效益，以及良好的社会环境效益。

关键词:蒸汽凝结水;流程优化;余热回收利用；梯级利用；节能降耗
中图分类号:TQ05 文献标志码:A 文章编号：1008-4800(2021)07-0130-02
DOL10.19900/j ,cnki.ISSN 1008-4800.2021.07.062
Optimization Design of Steam Condensate System in Chemical Plant
CHEN Pan-xi (Yueyang Changling Refinery Engineering Co., Ltd., Yueyang 414000, China)
Abstract: Energy and environmental crisis has become a global problem to be solved. The recycling of steam condensate is an important measure of energy conservation and emission reduction, which plays a positive role in promoting energy conservation, environmental protection and rational use of water resources. In view of the problems existing in the steam condensate system of propylene oxide plant in the chemical operation department of an enterprise, and combined with the characteristics of the plant itself, this paper realizes the cascade utilization of steam condensate by optimizing the process flow ・ Finally, through calculation, it shows that the optimized steam condensate system can bring huge economic benefits and good social and environmental benefits to the enterprise.
Keywords: steam condensate; process optimization; waste heat recovery and utilization; cascade utilization; saving energy and reducing consunption
0引言
某企业化工作业部环氧丙烷装置于2014年12月建成投产, 并配套有空压冷冻站、循环水场、污水处理厂等辅助设施。

装置
的主要能源消耗为蒸汽和电，占装置能源总消耗的96%。

目前
装置热源来自于热电部CFB 锅炉生产的1.0 MPa 蒸汽,在装置
正常运行的工况下，蒸汽主要经高压甲醇精馅塔、甲醇回收塔、 环氧丙烷精制塔放热后至高低压凝结水罐，产生约50 t/h 、温度
140 C 、压力0.4 MPa 的凝结水。

其中高压甲醇精谓塔甲醇再沸
器为主要用热点,其产生的蒸汽凝结水压力为0.55-0.65 MPa, 排至高压凝结水罐进行闪蒸，罐顶生产的二次蒸汽供甲醇回收
塔再沸器使用,甲醇回收塔再沸器和环氧丙烷精制塔再沸器产 生的凝结水排至低压凝结水罐,再经凝结水加压泵升压与高压
凝结水罐闪蒸后的凝结水汇合至空冷器冷却至50-60 C 后输 送至循环水场作为循环水补水,工艺流程如图1所示。

二次蒸汽至
图1凝结水优化前流程图
50-60X3 凝
结水至循环 水扑水
凝结水加压泵
1系统存在的主要问题
装置高压凝结水罐顶部闪蒸的二次蒸汽用于甲醇回收塔 再沸器的加热热源，甲醇回收塔除环氧化反应器再生工况外基
本处于全回流的状态,非再生工况下甲醇回收塔运行的目的仅
为消耗高压凝结水罐顶部闪蒸的二次蒸汽，避免高压凝结水罐
顶部闪蒸的二次蒸汽现场放空产生噪音污染。

甲醇回收塔全回 流运行时,塔顶部冷却器需消耗循环水，回流泵需消耗电能，不
仅导致蒸汽热能浪费，还额外增加了电能的消耗。

装置凝结水未
与工艺介质接触，水质较好，因装置无伴热蒸汽，凝结水量也比 较稳定,无季节性变化。

当前作为装置循环水场的补水,蒸汽凝
结水的热量及质量均未得到有效的回收利用,且凝结水补至循
环水场后,造成循环水场水质碱度、硬度过低，增加管道钝化沉
淀膜不稳定的风险。

另外，因排污减少,循环水停留时间过长，缓 蚀阻垢剂易发生水解反应，生成磷酸,降低循环水的pH ,增加管 道的腐蚀风险。

循环水浓缩倍数增大，水场较常规循环水两倍以
上的浓缩倍数运行，结垢腐蚀倾向加剧，对药剂的要求也高。

2优化设计
2.1优化方案
目前装置污水处理厂厌氧预酸化池入口的污水加热器热
源采用的是1.0 MPa 蒸汽,现将高压凝结水罐顶部闪蒸的二次 蒸汽输送至污水处理厂替代原有的1.0 MPa 蒸汽加热污水，可
有效减少1.0 MPa 蒸汽的消耗(约2 736 t/a),并可充分利用二次 蒸汽的热能。

其次装置的凝结水水质较好，各项数据均能满足
该企业热电部的进水指标,无需任何后续处理便可回收至热电
部动力锅炉除氧器作为锅炉给水或除氧水供其他装置使用，可
节约部分除盐水的消耗。

冷冻站现有3台水冷离心式低温制冷机组
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月
(单台制冷量2700kW,电功率584kW)为装置提供7t的冷冻水，根据装置对冷源的需求，增设一台温水型漠化锂吸收式制冷机组，凝结水作为热源，充分利用其热能后再输送至热电部动力锅炉除氧器，减少直接输送管道沿途的热损失，提高热能的回收效率。

新增一台温水型漠化锂吸收式制冷机组额定制冷量3420kW,完全可替代一台水冷离心式低温制冷机组运行,可大大节约电能的消耗。

装置凝结水回收至热电部后,循环水场需增加新鲜水作为补水，虽增加了新鲜水的消耗，但价格相比除盐水较低,且可以降低循环水当前的浓缩倍数。

2.2工艺设计
优化后的工艺流程如图2所示。

蒸汽凝结水0.55〜0.65MPa 自高压甲醇精僧塔甲醇再沸器来，至高压凝结水罐进行闪蒸，产生的二次蒸汽管道输送至污水处理厂厌氧预酸化池入口的污水加热器加热污水，换热后的凝液排至污水池，已有的1.0MPa 蒸汽加热系统作为备用。

其次高低压凝结水罐来的凝结水设置旁路进入温水型漠化锂吸收式制冷机组，放热至温度66.5-C后进入凝结水罐缓存,再通过凝结水泵加压送至热电部动力锅炉除氧器。

原有的空冷处理流程作为温水型漠化锂吸收式制冷机组故障停机时的应急备用。

图2凝结水优化后流程图
综合考虑装置平面布置，新增的温水型漠化锂吸收式制冷机组布置在冷冻站，冷冻水系统和循环水系统可以依托已有系统改造。

冷冻水回水自冷冻水加压泵升压后的母管来，进入制冷机
组放热冷却，温度降至厂C后返回冷冻水供水母管。

循环给水自过滤器后的给水母管来，进入制冷机组吸热后回到循环回水母管。

2.2.1主要工艺过程控制
高压凝结水罐闪蒸二次蒸汽流量控制。

根据保证厌氧预酸化池入口污水加热器污水出口的温度，在二次蒸汽输送管线上设置温控调节阀,连锁调节高压凝结水罐闪蒸的二次蒸汽流量。

冷水系统的流量和温度控制。

凝结水入口设置三通温控调节阀以及冷冻水入口设置温控调节阀，通过保证温水型漠化锂吸收式制冷机组的冷冻水出口温度，共同调节凝结水和冷冻水的入口流量,使制冷机组达到最佳的自动运行控制状态。

同时在冷冻水入口设置流量报警装置，当冷冻水流量降到机组额定值的55%时报警，人工停机,尽量避免制冷机组自动停机。

凝结水罐液位控制。

凝结水罐设置液位高低报警，低报警连锁凝结水泵关闭，并根据液位值连锁凝结水泵变频调节流量。

2.2.2主要工艺设备选型
温水型漠化锂吸收式制冷机组1台。

制冷量3420kW,电功率13.05kW o凝结水泵2台(一用一备)。

流量65鈕,扬程60m,电功率30kW。

凝结水罐1个。

材质:碳钢，外形尺寸44500x6500mm,容积100讨。

3效益分析
3.1节能效益
装置开工周期均按8000h/a计算，因装置凝结水水质较好,无需其他处理费用,余热利用后的凝结水价格和除盐水一样,
按9元/t计算,1.0MP谦汽按178元/t计算，电按0.56元ZkW・h计算，新鲜水按1.84元/t计算。

3.1.1节能项
(1)新增温水型漠化锂吸收式制冷机组后，替代水冷离
心式低温制冷机组1台运行，节约电费：584x8000x0.56= 261.632万元饥(2)空冷器电机功率30kW,停用空冷器节约电费: 30x8000x0.56=13.44万元仙⑶甲醇回收塔的甲醇回流泵电机功率4kW,停用甲醇回流泵节约电费：4x8000x0.56=1.792万元/a；
(4)取消污水加热器1.0MPa蒸汽消耗节约费用：2736x178= 48.7008万元仙(5)动力锅炉除氧器减少除盐水消耗节约费用：50x8000x9=360万元他(6)循环水为环氧丙烷联合装置自供,且甲醇回收塔顶部冷却器消耗循环水量较低，不计入效益分析。

3.1.2新增消耗项
(1)新增温水型漠化锂吸收式制冷机组增加电费：13.05x 8000x0.56=5.8464万元/a°(2)新增凝结水泵增加电费：30x 8000x0.56=13.44万元他。

⑶凝结水系统优化后,循环水场需新增新鲜水作为补水，因循环水场补充凝结水能降低循环水硬度,使循环水场在较高的浓缩倍数下运行，现更改为补充新鲜水需增加110%的补水量，增加费用：50x8000xl.l x1.孙80.96万元/a。

综上所述，不考虑折旧等其他费用，凝结水系统优化后企业
年节能效益约为585.3万元。

尽管优化方案会造成相应的设备管道投资，但是从长远来看,有利于企业节能降耗，提高经济效益。

3.2环保效益
凝结水的回收利用减少了水资源的浪费，达到了节约水资源的目的。

由于蒸汽用量减少，锅炉的负荷减少,相应减少了燃
煤燃气的消耗，温室气体CO玻环境有害气体也得到相应的减少,凝结水替代部分除盐水作为动力锅炉除氧器给水也可减少除盐水水处理的成本以及废水外排对环境的影响,既节约了成本，又有效利用了能源,更减少了大气污染物及温室气体的排放量。

4结语
响应国家节能减排、保护环境的号召，绿色工厂已成为企业发展的必然趋势。

蒸汽作为能源广泛应用于炼油化工企业,有效合理地回收处理蒸汽凝结水不仅可以提高能源的利用效率，同时达到了节约水资源保护环境的目的，符合国家当前的政策导向，对企业而言也有良好的经济效益和社会效益。

参考文献：
[1]王洪昌，杨向东.蒸汽凝结水的回收利用[J].山东化工，2016,45(9):142-143,145.
[2]马圣.蒸汽凝结水闭式回收技术的应有[J].安微化工, 2017,43(2):91-93.
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