溴化锂机组利用氯乙烯转化余热系统

邵　川（中盐吉兰泰盐化集团有限公司，内蒙古阿拉善盟750336）



溴化锂机组利用氯乙烯转化余热系统

邵川
（中盐吉兰泰盐化集团有限公司，内蒙古阿拉善盟750336）

摘要：采用一种吸收器回收氯乙烯转化过程中产生的低压闪蒸蒸汽，并将此热量用于热水型溴化锂机组制冷的生产工艺，有效回收氯乙烯转化低压蒸汽。

关键词：回收；闪蒸蒸汽；喷淋吸收；节能

中盐吉兰泰盐化集团有限公司拥有40万t/a聚氯乙烯装置，原设计7℃水制冷系统采用蒸汽型溴化锂机组，蒸汽来自转化低压闪蒸蒸汽。由于设备自身原因、蒸汽不稳定等因素，溴化锂机组一直存在运行不稳定、维修率高、制冷不足（溴化锂水温未达到7℃）等问题。

1　余热来源

在氯乙烯转化过程中，反应体系内会释放出大量的热量，通过向转化器通入循环热水，热水将反应体系内产生的大量热量吸收，保证反应体系温度稳定不变；热水吸收氯乙烯转化中产生的大量热量后返回到热水储罐中。由于热水吸收热量后温度会进一步升高，从而产生大量的蒸汽，为了保证设备免受压力损伤，热水储罐一般设计为敞口形式，因没有相应的回收系统，大量蒸汽挥发至大气中，造成了极大的资源浪费，而且在冬季，蒸汽会使厂房边沿等处出现挂冰现象，存在的安全隐患。

2　设计原理

经过多方调研考察，转化低压闪蒸蒸汽基本用作热源和其他物质进行热交换，公司基于此想法，联合烟台荏原空调设备有限公司合作开发回收氯乙烯转化闪蒸蒸汽驱动热水溴化锂机组工艺。溴化锂制冷节能技术是利用溴化锂溶液在常温下强烈的吸收水溶液，在高温下又能将所吸收的水分释放出来的特性，以及在真空状态下蒸发时，利用较低的蒸发温度来实现制冷的［1］。

回收分为2部分，一部分回收蒸汽，一部分充分利用其热量。考虑两者同时进行，采用直接换热方式，热水进入溴化锂机组，提供制冷能量后，低温水返回吸收闪蒸蒸汽。溴化锂机组的热水回水温度会由95℃降低至85℃左右，而转化循环热水换热度需高于95℃，如果直接送往转化，会降低转化器的反应温度，使反应速度降低。如果要保持原有反应速度，只有增加转化气相，提高反应热，但是在一定反应时间段，转化催化剂的生产能力是一定的，过多的反应负荷会导致转化率降低。所以设计回收蒸汽装置独立运行，工艺流程简图见图1。

图1　工艺流程简图

3　运行情况

溴化锂机组利用氯乙烯转化余热系统，包括氯乙烯转化器、热水型溴化锂机组、热水循环泵及蒸汽吸收装置。氯乙烯转化器的循环水出口与热水储罐的回水口连通，热水储罐的出水口通过循环水泵与氯乙烯转化器的循环水入口连通；热水储罐的蒸汽出口与蒸汽回收装置的蒸汽入口连通，蒸汽回收装置的热水出口通过供热循环泵与溴化锂机组的热水进口连通，溴化锂机组的热水出口与蒸汽回收装置的回水口连通；供热循环泵的热水出口与热水储罐的进水口连通。

热水罐内闪蒸蒸汽送往吸收装置，被低温热水吸收热量后，成为供热水型溴化锂机组使用的热水，回水再返回吸收装置与闪蒸蒸汽进行换热，形成闭路循环系统。热水循环泵出口设置回流，返回原热水罐，这样可避免回收装置运行不稳定造成的低温水返回热水罐影响转化生产。

在95℃情况下，闪蒸蒸汽压力较低，无法自动进入蒸汽吸收装置，为了给闪蒸蒸汽提供吸收动力并且保证良好的吸收效果，蒸汽吸收装置采用文丘里效应原理进行设计。当高速的热水回水在文丘里管里面流动，在管道的最窄处，动态压力（速度头）达到最大值，静态压力（静息压力）达到最小值，回水的速度因为涌流横截面积变化的关系而上升，整个涌流都要在同一时间内经历管道缩小过程，因而压力也在同一时间减小，进而产生压力差，这个压力差用于提供一个外在吸力，为闪蒸蒸汽提供吸收动力，将闪蒸蒸汽吸附至文丘里管，一部分蒸汽直接经热水回水换热后冷凝成液态水，未冷凝的蒸汽和产生的二次闪蒸蒸汽进入喷淋装置，用热水回水再进行喷淋吸收。

为了达到更好的吸收效果，蒸汽回收装置设计采用三级组合吸收方式，即闪蒸蒸汽首先进入一级文丘里吸收和喷淋吸收组合塔，再进入二级文丘里吸收和喷淋吸收组合塔，最后进入三级文丘里吸收塔，吸收后剩余气体排空。

文丘里效应加喷淋吸收，这种组合方式对闪蒸蒸汽具有良好的吸收效果。而且吸收方式动力是喷射真空吸收，不会造成原转化热水罐压力上升，确保转化器热水自循环工艺的稳定运行。

回收装置于2014年9月3日投产运行，用一次水将新增蒸汽回收装置补水至液位为90%。启动热水循环，等回水返回后，根据液位适当开启热水泵的回流阀门，完成整体循环，循环过程中，继续补充一次水，维持液位稳定在75%左右。

将原热水罐的蒸汽引入蒸汽回收装置，为新鲜水水加热，在循环吸收过程中，观察热水罐的排空，明显有真空现象，外排蒸汽基本全部被吸入回收装置。

随着回收装置中水温逐渐上涨，回收装置排空的蒸汽量逐渐增加，吸收趋于饱和，循环过程持续约8 h，蒸汽回收装置的温度由常温上涨至88℃，吸收效果十分明显。机组运行记录见表1。

表1　机组运行记录

热水供应正常后，开始调试溴化锂机组。机组调试后，热水回水温度开始下降，最低降至64℃，与原88℃上水温差达到20℃以上，回水进入蒸汽回收装置吸收蒸汽，将多余蒸汽吸收，蒸汽回收装置的温度、液位持续上涨，温度稳定在94℃左右。开启新热水泵出口的回流阀门，将多余热水返回原热水罐，维持液位平衡。

4　节能效益

经过1个月的调试，热水溴化锂机组和蒸汽回收装置运行平稳正常，溴化锂制冷效果明显，转化热水罐的蒸汽全部引入回收装置，多余热量通过回收装置外排。从目前效果上看，转化闪蒸蒸汽完全满足2台400万kcal热水溴化锂机组的制冷需求，同时不影响转化工序的正常运行。

新机组投用后，采用的热量为转化余热，可大量节约蒸汽。生产时间按每年8 000 h计算，机组每年可节约蒸汽169 200 t。按2013年成本表中蒸汽单价108元/t（平均）计算，每年可节约1827万元。效益报告见表2。

表2　效益报告

5　结语

通过节能改造，利用有价值能源，减少了热污染排放，降低了生产运行成本，提高了企业效益，由表2可知溴化锂机组改造前后节约蒸汽用量21.43 t。随着国家对能源、节能减排要求的逐步提高，这种技术在工业化生产中运用的领域将会越来越广。

参考文献：

［1］胡庆彦，周建昂，杨林，等.回收低压蒸汽用于热水采暖和溴化锂制冷.节能，1998，（10）：38-40.

System of lithium bromide unit use the waste heat from the conversion reaction of vinyl chloride

SHAO Chuan
（CNSG Jilantai Salt Chemical Industry Group Co.，Ltd.，Alashan 750336，China）

Abstract：Using of a special absorber to recycle flash -off steam from the conversion reaction of vinyl chloride，and the heat is used for the production process of lithium bromide refrigeration unit，that can effectively recover the low pressure steam from the conversion reaction of vinyl chloride，and avoid the waste of resources.

Key words：recovery；flash-off steam；spray absorption；energy saving

中图分类号：TK11+5

文献标识码：B

文章编号：1009-1785（2016）04-0042-03

收稿日期：2016-02-17