利用乙烯冷能改进生产工艺.doc

利用乙烯冷能改进生产工艺1现有能耗分析及工艺流程改进方案某苯乙烯厂毎天需696 Mt气化乙烯送往H接氯化反应器及 氣氯化反应器作为二氯乙烷的原料该厂储存的乙烯为 -103X,需用戏汽予以加热气化.在此生产过程中，低温乙 烯具备大童冷能，未能加以利用，又需耗费大址蒸汽的热能予 以弐化.造成能源的双垂损失任该厂区生产过程中.氯化氢 裁惚塔T-201利用低温蒸惴分离将制HCI. HC1冷歷器装设大 型冷冻机组来保持HCI低温操作・也耗用了口额电力观境加一台乙烯气化KE-204,利用-103弋乙烯冷靛氯 化盘塔頂产品HC1.从而滅轻HC1冷凝器的冷冻机组负载.节 省电力.同时液态乙烯在凯化氢塔冷凝HCI过程中气化.不需 要消耗蒸汽加热乙烯气化后温度仍低.增设乙烯过热器E- 203,利用换热器E-20I送出的二氯乙烷予以加热升隘至常温 供用2目前操作情况及乙烯冷能利用详细规划2.1操作概况:芒0•GE€53-L豆四-MSt： ■ ItAUXHX ・*Vr I ■乙・■•巾碎yUT Zffll乙烤冷能利用流秤示童图w， ■乙.JI门= 697680如图1,乙烯ttT-101中液态乙烯温度-103 压力114 kPa,以乙烯输送P-102送入气化装KE-101/E-102, 用980.7 IcPaG^汽将液态乙烯加热气化成30七,1275 kPaG 乙烯气体输送至苯乙烯厂用于生产二氯乙烷，当苯乙烯全慑操 作生产时，乙烯气化装置蒸汽用址髙达t/ho苯乙烯厂区现有氯化氯塔T-201共有塔盘70层，塔釜温 度力塔顶温度-28 9.维持塔顶低温所需的冷能,是由 约克冷冻机组供应，经由・8兀氛利昂冷媒来调控操作E-2O2 氯化氢冷凝器，冷冻机组设有电功率1300 kW压缩机二套。

以 上二者为诙厂中耗电及耗茨汽相当大的装2L2.2乙烯冷能利用详细规划维持氯化氢塔原有操作条件及T.艺流程不变，增设一台乙 烯气化器E-204,利用-103 T乙烯冷凝氯化氢蒸憎塔T-201 塔顶产品HC1,原苯乙烯厂约克冷冻机组二套冷冻压缩机.停 开一套，只开一套操作原氯化氧冷凝器E-202总负荷的 50%由乙烯加热气化器E -204承担气态氯化氢在-28七液化需冷能为⑴:Q =0)^^21299 kg/h(氯化衣回流金)乂50% x87. 56 kcal/kg= 932470 kcal/h氯化氢自-28 Y降温为-30七需冷能为：Q =001,^=0.44x21299 k^hx 50% x[ -28-( -30)]= 9372 kcal/h乙烯气化器需提供冷能为：Qi =932470 + 9372 = 941842 kcal/h乙烯气化条件.配合管网乙烯压力订为-40 *及 1422. 0 kPaCo乙烯温度 乙烯压力・40 T 220 pia = 1422.0 kPaG-45 P 190 psia = 1211. 1 kPaG-50 T 160 psia = 1000. 3 kPaG-60 T 115 psia = 696. 3 kPaGI k“h乙烯自-103 T气化为・40 Y所释放出的冷能 为叫Qj - nh( Ate *r) = 1 kg/h x [ ( 103 - 40) x0.66 + 85.7 kcal/kg] m 】27・ 28 kcal/h根据Qi=Q2乙烯气化器E・204需用-103 Y液态乙烯数 故为:941842 kcal/h t 127. 28 kcal/h v 98% (2% 热损失)=7751乙烯气化器E・204需-lOST液态乙烯数就7751 kg/h即 185.4 t/do如将E-202冷凝器額全负荷移转全部利用乙烯冷能.则 需J03P液杰乙烯数8^7751 k“h x2 = 15502 kf/h =28 mJ/h输送泵P -102流址为35m)/h.満足要求c2.3节能效益概估合计一年节能效益为3460800 + 812000 = 1020080元如约克冷冻机组.全部利用乙烯冷能替代.经济效益加 倍。

此外.停开或降fit操作冷冻压缩机，可减轻噪音.改善作 业环境另低温乙烯可降低氯化氢塔顶温度•优化操作条件, 确保进入氧氯化单元氯化氢纯度.蕨少产生离沸物.降低废水 COD2.4乙烯冷能利用操作程序(1) 直接氯化反应器及氧氯化反应器所需乙烯，由现有乙 烯V化装3L及新规划乙烯冷能利用装證双线并行供应•而优先 以甘者为主.不定时才由现有乙烯气化装丑补充，以充分利用 乙烯冷能而节省蒸汽用址2) 乙烯输送泵P-102送岀的"03七乙烯除走现有的气 化装置外.另接引一条新亍液态乙烯管至苯乙烯厂区新乙烯气 化装3L液态乙烯流扯由新乙烯气化器液位调节控制3) 新设乙烯气化器调节控制T・201氯化氯蒸谓塔顶- 28七氯化氢的流入AL在依据氯化氧液化放出的羔能将液态乙 烯气化乙烯气化温度控制在-40弋，相对压力为14210 LPbCg 必要时可调控在较低之气化温度操作.而使T-201顶部降温. 以降低氯化氢回流址而节省再沸器T-202所需蒸汽4) -及Y氯化氢代体液化成液态氯化氢的温度，可依据 操作需要.调控气化器中乙烯液位例如要得到温度较低的液 态氯化氢.可将乙烯液位升高，以增加热交换面积而使氯化氢 温度下降s(5) 乙烯气化器E・2O4p・103 T液态乙烯气化后.温 度只有-40^.在过热器E-203中与E-201中送出二氯乙烷 进行热交换.升温达到30七后送入乙烯管网中使用。

3管线及设备规格 3.1乙烯泵P -102至乙烯气化器E -204液态乙烯输送簣线液态乙烯流凰：278.4 Mt/d 4417. 6 Mt/d =696 Mt/d =29 T/h29000/(3600x570) =0.0141 m3/s采用骨线流速:L8m/so彳占算骨线伴径：d = {(4/3. 14) x (0.0141/1. 8) ],zl =0. 100 m⑴选用管线：DN100,吐厚为Sch40s •材质为304SS管线长度:828.5 m含弯头等当址长度估算为 宓・5mxl.l = 944.02 m.计算自乙烯储槽输送泵P・602至新设乙烯气化器间管线 压差叫取相对粗糙度： /d= 0.0004竝 _ (114-12) x 1.8x570M = 0. 15估算约克冷冻机组操作一套冷冻圧缩机.另50%负荷利用 乙烯冷能：(1) 停开一套冷冻压缩机.一年节省电费：1300 kWx95% x8000 hxO. 6 7G/kWh =5928000 元(2) 乙烯气化装置，一年节省蒸汽8 Mt/h x^r^xSOOO hx2O3 iu/Mt =3460800 元(3) T-201塔孩部降温操作，减少氯化氢回流就节省蒸 汽0.5 Mt/h x 8000 hx 203 7U/Mt =812000 元fJL V. 2因 4000WR。

且 Rz396()log(3・7 幻=396(諾 2x^)=3926480所以流动状态为湍漁(过渡区)，但管逍的阻力是雷诺数 和相对粗槌度的函数由摩擦系数与雷诺数和相对粗糙度的关系图杳得摩擦系数 X为0 016警追压力降为^“ 、L 曲 c …丘 944.02 .570X1.81 r 小= A T 2 =0 016x114- 12 2 二】36・7 kPa田 AP 136.7 14・5 眼 80 kPa0lOOm"9.44" 100 m C 100 m且P-102乙烯乗出口压力1863 kPaG,至乙烯气化器压力 为：1863 kPaG - 136.7 kPa = 1726. 3 kPaG > 1422 kPaG所以管径取DN100合适.考虑将来乙烯用at增加，储権区乙烯泵出口至苯乙烯厂区 乙烯输送主干钱采用亍管线3.2热交换器换热器按其传热特征可分为直接接触式.蓄热式和间零式 换热器而间业式换热器又分为夹套式、蛇管式、套管式和管 売式换热器管壳式換热器是目前应用最广泛的一种换热设备，与其他 换热器相比.单位体积设备所能提供的传热面积要大得多，传 热效果也较好由于设备结构紧凑、坚固.且能选用多种材料 来制造，故适用性较强.尤其在大型装蜀和高温.高压中得到 普・遍应用。

管壳式换热器特征见表1表1管売式换热18特征分类名称特征相对佬用彷用金届因定1?売层不易清洗.最大使用诅差不I A30板式JH > 120 t1 • V浮头式壳层易清洗.最大使用温差不应1.2246>I20T.内室片易塗讯填料函式优缺点同浮头式.造价扃，不爲 创造大克径1.28剖進安装方便.造价较低，低程U5I管式iWtttf;但结构不紧凑、骨子不101易更换.不易机械淸洗换热器中物料的安排原则：高温、较爲压、腐蚀性较强. 对圧力降冇待定要求、较胶易结垢的物流宜走管程；鮎度较 大.流址较小、给热系数较小的物淹宜走壳层12.1 E-204乙烯气化器根据工艺条件，新增乙烯气化器选用U型管式，乙烯走管 程.HCI走壳层介质的工作条件为：HC1进料，温度为-28七.压力为 1030 kPaG,出料温度为-30 流论为21299 k^/h乙烯进料温度为-103 t：, J15料温度为・40T.圧力为 1422 kPaG,滅曲为 15502 kg/h.将上述两种物料参数带入换热器计算软件，得岀换热面积 为 244 m201 2.2 E-2O3乙烯过热器”9二・乙烷309乙・ 送人乙来BE-KH出口X2换热器E・2O37E图乙烯温度自-40 T加热至30 T需要热童闰：7727 kg/h x[30 %： -( -40 T)] x0. 36 = 194720 kcal/h根据热平衡原理：Qw=Qa109500 k前h x[(40 T -T) xO. 32] = 194720 kcal/h 得岀 T=34.4 50即二氯乙烷经乙烯过热器热E・203交换后，二氯乙烷温 度降至34.4七。

日后乙烯气化fit将随君制程操作fit髙低会右比较大的变 化.因此过热器的热交换而积.依乙烯Mft 7751 kg/hx2设 计换热器E-201送出的二氯乙烷流用大.热能多•足够供 应加热乙烯所需热能过热器材质采用低81碳钢乙烯气化器管层物料为乙烯.进料温度为-40Tt压力为 1422 kPaG,出料温度为30 V,圧力为1373 kPaG.流扯为 15502 切h壳泾物料为二氯乙烷，进料温度为34.4 X,压力为 500 kPaC,出料温度为40 压力为482 kPaG.滾駅为 237911 kg/ho将上述两种紡料参数带入换热器计算软件，得出换热面积 为 280 m\4结论综上所述，改进T•艺流程，增加一台乙烯气化器E-2O4. 利用-103X乙烯冷凝氯化氢塔顶产品HC1,从而减轻HC1冷 凝器的冷冻机组负莪.节省电力.同时液态乙烯在氯化氢塔冷 凝HC1过程中气化.不需要消耗蒸汽加热.创造巨额经济效益 的同时降低了作业环境噪音节能减嗪是全国“十二五”石油 及化学工业努力的焦点.所以椎动乙烯冷能利用项目•深具意 义芳考文般[11张镶姜•石油化工装at工艺管迫安装设计手厨第一。