聚酯聚合装置中高温酯化蒸气的余热利用

聚酯聚合装置中高温酯化蒸气的余热利用

作者：陈瑞秋

来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第08期

摘要：聚酯聚合装置经过几十年的发展，生产工艺已经非常成熟，同时针对聚酯聚合装置节能降耗方面的改造也在不断创新。聚酯聚合装置正常运行中，在酯化反应段会产生一定量的酯化蒸气，这些酯化蒸气携带的大量热量通过冷却水冷却后排放。本文分析了聚酯聚合装置中高温酯化蒸气的余热利用。

关键词：聚酯聚合装置；高温酯化蒸气；余热利用

酯化蒸气会带走大量的热能，在传统的工艺设计中，冷凝后在废水收集罐中收集，一部分进工艺塔回流，一部分排至下游处理，这一过程中浪费了大量的热能。聚酯部和动力部一起进行酯化蒸气余热回收改造，改造后对循环冷却水进行降压，减少了动力部的耗电量，降低了生产运行成本。

1 概述

高温酯化蒸气的余热利用改造方法及运行中的酯化段产生的高温酯化蒸气通过板式换热器进行换热，将热量传递给循环热水，热水经热水循环泵强制循环进入溴化锂制冷机，通过溴化锂制冷机将冷冻水回水温度降低后由冷水循环泵送回冷冻水总管管网，达到制冷目的。经过板式换热器冷却后的酯化蒸气进入凝液收集槽中，再通过塔顶回流泵打回到工艺塔中进行喷淋，多余的冷凝液由凝液收集槽的溢流线流到工艺废水收集槽中。溴化锂机组所需的热水和酯化蒸气在换热器内进行换热，换热后热水温度升高，经热水泵进入溴化锂机组，机组出口温度较低的热水再进入板式换热器与酯化蒸气换热，往复循环。酯化蒸气经过换热冷凝成温度较高的废水，通过位差流入由6台风机组成的空冷器冷却至55℃左右，最后进入废水收集罐。

2 聚酯聚合装置中高温酯化蒸气的余热利用

2.1 基本原理

溴化锂吸收式制冷节能技术利用“溴化锂—水”组成的二元溶液为工质，完成制冷循环。采用水为制冷剂，溴化锂溶液为吸收剂，利用水在高真空（绝对压力：870Pa）状态下蒸发、吸热和溴化锂溶液吸收水蒸气的特性进行热交换，制取615℃的冷媒水，用作空调或生产工艺的冷源，从而实现制冷的目的。工质中溴化锂水溶液是吸收剂，可在常温和低温下强烈地吸收水蒸气，但在高温下又能将其吸收的水分释放出来。吸收与释放周而复始，不断循环，因此，蒸发制冷循环也连续不断。制冷过程所需的热能可为蒸气，也可利用废热、废气以及地下热水（65℃以上）。水进入低压（正常设计在真空状态）条件下快速蒸发而充分吸收提取外部间接与之接触的流体的热能，溴化锂具有强吸收水蒸气并释放溶解热，且其沸点远远大于水，不易

挥发、稳定的特性。这样，把溴化锂与水按一定比例配制成溶液注入机组，在机组内部创造的真空环境状态下进行不断地吸收与解吸、提取与释放热量的循环，完成对外部环境废余热量的回收与转移利用，制取出所需的冷水。

2.2 可能存在的问题

由于产量会直接影响可用蒸汽的量，而且用冷负荷也各有差别，不同生产线应根据实际生产状况及对冷量的需求来综合考虑，选择合适的制冷机组。可以通过压力调节阀控制塔顶压力的正常，即调节酯化蒸气到原酯化冷凝器之间的阀门开度来控制多余的酯化蒸气进入，减少憋压现象和酯化液位的波动。若聚酯装置因负荷变化和异常故障造成酯化蒸气量出现较大波动或中断，则通过现有的换热器作为辅助换热设备，通过加入新鲜蒸气与热水换热，以保持采暖或制冷系统的稳定。

2.3 在换热效果和阻力降方面，对设备进行了选型

一是板式换热器单台面积154.5m2，2台并联使用，实际运行过程中有微量阻力降，不影响生产，换热后热水进出口和蒸气进出口温差均在18℃左右。二是空冷器由6台风机组成，单台功率15kW，进口处2台采用变频技术，根据负荷变动开停风机，散热铝翅片总面积约12400m2，实际运行中降温散热效果良好。三是溴化锂机组配套变频热水泵流量300m3/h，制冷冷量4420kW，热水进出口温度93/75℃，通过热水调节阀自动调节制冷量。为增加安全性和经济性，相应设计：一是夏秋高温季节，酯化蒸气全部走板式换热器，最大限度换热；春秋季不消耗冷冻水时，停用板式换热器，酯化蒸气走旁通直接进入空冷器，根据空冷器出口水温开停风机或调节风机转速；二是如空冷器出现故障，通知动力站提高循环冷却水压力，打开列管式换热器进口阀门，使用原先列管式换热器，故障排除后再切换至空冷器，保证PET生产安全；三是溴化锂机组热水泵和冷却水泵均采用变频控制，最大有效地节能，再结合热水调节阀调整制冷量。改造完成后，酯化蒸气热量得到了有效利用，同时也停用了原列管式换热器，降低了循环冷却水压力，运行2年多以来，整套装置都比较稳定。

2.4 循环冷却水降压

循环冷却水系统是一个大系统，所需压力需要满足位高最高的设备，而冷却酯化蒸气的列管式换热器就是最高的换热设备，而且需要的水量还很大，冷却水泵平均运行功率是根据约克制冷机需要的循环冷却水量来核算的。而约克制冷机运行有变化，改造前为高扬程水泵供水，改造后为降压供水，直接节约了循环水泵的消耗功率，运行工况相对应。由空冷器代替高位的水冷冷却器，可以降低循环水泵的扬程，降低了循环水系统泵的电力消耗，由此达到节能减排效果。

通过半年对制冷机运行情况的监测发现，此次技改对主工艺运行没有影响，制冷机本身运行平稳，能很好地达到节能制冷的目的。另外通过实际运行数据进行计算，此次技术改造不仅

减少了能源浪费，还创造了很可观的经济效益，且在节省能源的同时，减少了废气排放，间接地减少了对环境的污染。

参考文献：

[1]国家技术监督局.钢铁及合金化学分析方法二安替比林甲烷光度法测定钛量[M].北京：中国标准出版社，2015.

[2]仵浩，华贲，王春花.石化企业低温热利用[J].计算机与应用化学，2015（10）：1355-1358.