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        電石乙炔VCM冷凍系統(tǒng)技術(shù)升級改造總結(jié)

        2021-04-13 00:29:33高秀華楊會喜王永杰
        中國氯堿 2021年9期
        關(guān)鍵詞:制冷量制冷機冷水機組

        高秀華,楊會喜,王永杰

        (1.滄州職業(yè)技術(shù)學院,河北 滄州061001;2.滄州聚隆化工有限公司,河北 滄州061001)

        滄州聚隆化工有限公司(以下簡稱“聚隆化工”)從1999年建廠起電石乙炔VCM生產(chǎn)系統(tǒng)中使用活塞式壓縮機氨制冷技術(shù)提供冷凍水。該技術(shù)較為落后,設(shè)備老化,制冷效率低下,造成制冷設(shè)備整體制冷能力下降,而且能源消耗很大?;钊綁嚎s機氨制冷設(shè)備還容易出現(xiàn)有毒氣體氨氣的泄漏,存在很大的安全及環(huán)境污染隱患。從2018年開始,聚隆化工隨著裝置的復產(chǎn),準備陸續(xù)進行相關(guān)生產(chǎn)裝置技術(shù)創(chuàng)新和改造,其中環(huán)保新型制冷節(jié)能技術(shù)改造主要是利用成熟的螺桿氟制冷技術(shù)替代原有的活塞式壓縮機氨制冷技術(shù),提高設(shè)備的制冷能力及自動化水平,達到節(jié)能降耗的目的,并消除安全隱患。

        1 冷凍系統(tǒng)技術(shù)升級改造項目介紹

        聚氯乙烯樹脂是聚隆化工的主導產(chǎn)品,在氯乙烯單體(VCM)生產(chǎn)過程中多處工藝設(shè)備涉及冷凍水冷卻。根據(jù)冷卻溫度要求的不同分別設(shè)置了-35~0℃冷凍水2套系統(tǒng)。乙炔氣脫水、氯化氫脫水、VCM精餾等都涉及2套冷凍水系統(tǒng)。根據(jù)不同的工藝要求,0℃水系統(tǒng)共設(shè)9套相同的制冷量約184萬kJ/h電機功率250 kW的氨制冷機組,4臺流量486 m3/h功率75 kW的水泵;-35℃系統(tǒng)采用5臺制冷量約59萬kJ/h電機功率132 kW氨制冷機組,及3臺流量200 m3/h功率75 kW水泵。制冷機組主要包括氨蒸發(fā)器、氨液分離器、氨壓機、油氣分離器、立式氨冷凝器、氨液儲罐等設(shè)備,工作介質(zhì)為氨。氨屬于有毒類物質(zhì),常溫狀態(tài)為氣體,主要對上呼吸道有刺激作用,被人吸入、接觸后會引起中毒。氨泄漏會直接危害人體健康,同時還會對環(huán)境產(chǎn)生不良影響。聚隆化工的氨制冷系統(tǒng)從1999年開始使用,時間較長,一些關(guān)鍵部件長期磨損,同時設(shè)備的密封性能逐漸下降,隨時可能出現(xiàn)氨氣泄漏,造成整個氨制冷系統(tǒng)制冷能力不足,水、電及氨的消耗定額增加,不僅運行費用較高,還給安全生產(chǎn)和社會環(huán)境帶來很大的隱患。

        聚隆化工自建廠到現(xiàn)在20年間有多套螺桿氟制冷系統(tǒng)在其他裝置成功使用,涉及裂解裝置的激冷系統(tǒng)、液氯生產(chǎn)的氯氣冷凝系統(tǒng)、聚合冷卻系統(tǒng)等。如聚合系統(tǒng)的420萬kJ的氟制冷供水系統(tǒng),供應的5℃冷凍水。制冷系統(tǒng)由螺桿中溫冷水機組、螺桿低溫鹽水機組等設(shè)備組成,其技術(shù)先進,自動化程度高,制冷效率高,采用半封閉式壓縮機。制冷系統(tǒng)的制冷劑為氟利昂R22,具有無腐蝕、不燃燒、不爆炸、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性好等優(yōu)點。自建成使用十多年來,機組一直運行平穩(wěn),安全可靠,且做到了無人值守,遠程操控,故障提前預警提示等功能。氟制冷系統(tǒng)在聚合生產(chǎn)裝置的實例應用情況表明螺桿冷水機組工藝先進,運行可靠,制冷效率高,實際制冷量可以達到或超過設(shè)計制冷量,完全符合冷凍水改造技術(shù)項目的要求。電石乙炔VCM裝置采用氟制冷系統(tǒng)流程工藝與聚合冷卻水系統(tǒng)工藝相似,因此,在電石乙炔VCM裝置采用氟制冷系統(tǒng)替代氨制冷系統(tǒng)是完全可行的。

        2 冷凍系統(tǒng)技術(shù)升級改造方案

        聚隆化工從工藝流程著手,盡量利用廠區(qū)現(xiàn)有資源,充分利用原有氨制冷系統(tǒng)廠房、場地,將氟制冷系統(tǒng)在原址區(qū)域內(nèi)。具體的改造過程包括拆除原有的氨壓機,在其位置重做基礎(chǔ)安裝新制冷機組,安裝2套螺桿0℃冷水機組(電機功率753 kW)、2套-35℃冷水機組(電機功率400 kW),在廠房外拆除氨冷鹽箱,配套安裝1臺150 m3的0℃水罐3臺臥式離心泵等設(shè)備,安裝1臺100 m3的-35℃水罐2臺離心水泵。改造高壓配電室、低壓配電室;氟制冷節(jié)能技術(shù)改造項目共新增主體設(shè)備11臺,電器儀表200臺(套),閥門130個,鋪設(shè)電纜和儀表線約8 000 m。

        3 改造試運行過程中應注意的問題

        (1)設(shè)備關(guān)鍵部件堵塞問題。在螺桿冷水機組和配套管線的安裝調(diào)試過程中,為了防止關(guān)鍵部件堵塞,在蒸發(fā)器、控制閥、水泵等重要設(shè)備的進水管前安裝臨時過濾器,避免水中的雜質(zhì)堵塞部件或雜物進入設(shè)備造成設(shè)備損壞。在制冷系統(tǒng)循環(huán)運行一段時間、管線內(nèi)基本清潔后拆除臨時過濾器濾網(wǎng)只保留骨架,管路系統(tǒng)保安過濾器改用50目濾芯,減少水壓的損失。

        (2)管線保溫問題。為了防止管線表面凝露結(jié)霜,在這次施工過程中,嚴格按照國家標準規(guī)定施工,著重檢查接縫處的處理情況。

        (3)機器振動問題。為了防止機組振動影響管路安全,在機組進出口、水泵進出口均設(shè)置專用防振橡膠接頭。

        (4)做好防止制冷劑泄漏的應急措施。氟制冷劑是一種常用的制冷劑,無毒,沒有氣味,在制冷過程的溫度范圍內(nèi)不燃燒,沒有爆炸危險,而且熱穩(wěn)定性好,但如果其大量泄漏,遇明火會分解產(chǎn)生有毒氣體,機組試運前要制定專項應急措施。

        4 改造后運行總結(jié)

        改造前,由于氨制冷系統(tǒng)老化,制冷能力不足,造成冷凍水送出不穩(wěn)定,溫度不達標,使氯乙烯單體生產(chǎn)不能滿負荷,直接影響了氯乙烯的產(chǎn)量和質(zhì)量。改造后,制冷系統(tǒng)冷凍水出水穩(wěn)定,裝置運行平穩(wěn),大大提高了制冷能力,保證了冷量供應,保證了氯乙烯的產(chǎn)量,達到了節(jié)能降耗、減少環(huán)境污染、消除氨隱患的目標。

        改造后,制冷系統(tǒng)的用電功率比氨制冷系統(tǒng)低629 kW,裝機容量減少22%,按全年運行8 000 h計算,則少耗電503.2萬kW·h,產(chǎn)生經(jīng)濟效益300多萬元。

        另外,公司氨冷系統(tǒng)建于1999年,投入生產(chǎn)后未進行過大的技術(shù)改造,液氨儲存系統(tǒng)的控制手段、電機的防爆要求等已不能滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求,完善這些措施需投資200萬元,并且因裝置老化,檢修設(shè)備還需投入100萬元左右;這樣氨制冷要達到使用要求需投入資金近400萬元。新購買制冷機組需投入資金630萬元;如改為氟里昂螺桿機組只需多追加230萬元改造資金,改造當年就可收回投資。同時,由于自動化水平的提高,冷凍崗位人員取消,節(jié)約人力10人,年節(jié)約工資支出60萬元。

        裝置運行3個月以來,運行平穩(wěn),節(jié)電達到預期,改造達到預期效果。

        5 結(jié)語

        聚隆化工電石法VCM制冷系統(tǒng)節(jié)能改造,采用了目前先進的制冷工藝技術(shù),不僅節(jié)約了能源,還使裝置提升了自動化水平,實現(xiàn)了裝置遠程DCS控制和操作,消除了氨泄漏的風險。同時由于先進的制冷設(shè)備及自診斷故障聯(lián)鎖等自動化技術(shù)的引用,冷凍崗位取消的時機成熟,裝置現(xiàn)場的人工干預不再需要,冷凍系統(tǒng)改造實現(xiàn)了技術(shù)減人的目的。

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