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目前,我國(guó)化工企業(yè)的能量有效利用率平均僅為35%左右,不但與世界先進(jìn)國(guó)家同類(lèi)企業(yè)的指標(biāo)差距很大,而且在國(guó)內(nèi)先進(jìn)企業(yè)與落后企業(yè)之間的指標(biāo)差距也相差20%甚至一倍還多。
化工工業(yè)存在的能量損耗,主要是因?yàn)樵谏a(chǎn)過(guò)程完成之后,有些能量被產(chǎn)品帶走,而有些能量被廢棄。雖然隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,這種能量廢棄越來(lái)越小,但一般不可能為零。化工工業(yè)過(guò)程的節(jié)能技術(shù)的一個(gè)主要方面就是考慮將被排出的能量回收反復(fù)使用,直到再無(wú)使用價(jià)值,再行廢棄。在此基礎(chǔ)上,形成的節(jié)能原則主要有兩條:一是減少不可逆過(guò)程有效能損失;二是減少有效能廢棄。相應(yīng)地,化工節(jié)能應(yīng)遵循的基本觀點(diǎn)大體有以下幾種:按質(zhì)用能觀點(diǎn)、連續(xù)生產(chǎn)觀點(diǎn)、系統(tǒng)能耗觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)效益觀點(diǎn)和發(fā)展動(dòng)態(tài)觀點(diǎn)等。
從過(guò)程上分,化工工業(yè)節(jié)能大體可分為三個(gè)階段:第一是加強(qiáng)管理階段,第二是設(shè)備改進(jìn)階段,第三是新技術(shù)開(kāi)發(fā)階段。目前,在日、美等發(fā)達(dá)國(guó)家,操作管理方面的問(wèn)題已基本解決,重點(diǎn)是新技術(shù)開(kāi)發(fā)和設(shè)備改進(jìn)。而我國(guó)的大多數(shù)化工企業(yè),一方面管理的問(wèn)題還沒(méi)有完全得到解決,依靠改善管理,節(jié)能潛力仍然不小。同時(shí),開(kāi)展第二階段和第三階段的節(jié)能改進(jìn),前景當(dāng)然更為可觀。本文主要從第三階段,也就是化工工業(yè)過(guò)程出發(fā),對(duì)常用節(jié)能技術(shù)加以介紹。
二、化工工業(yè)一般節(jié)能措施
一般來(lái)說(shuō),化工工業(yè)過(guò)程節(jié)能,都要從改進(jìn)工藝條件,降低工藝總用能入手。而工藝總用能又可分為熱能、蒸汽能和流動(dòng)能三種形式。
1.降低用熱工藝總用能
改進(jìn)流程采用新的節(jié)能型工藝流程是降低用熱工藝總用能的一個(gè)重要方面。如煉油行業(yè)的常減壓蒸餾裝置,把初餾塔、常壓塔的過(guò)氣化油直接抽出,繞過(guò)加熱提溫設(shè)備,使用熱工藝總用能減少。另外,還可以采用改進(jìn)催化劑,使反應(yīng)溫度和壓力降低、減小回?zé)挶?、回流比等措施?/p>
2.減少用汽工藝總用能
加強(qiáng)管理汽提蒸汽,改進(jìn)操作,減少吹汽量。具體地說(shuō),許多汽提用汽可以考慮用重沸器代替,可用適宜的低溫?zé)岽婕訜帷闊嵊闷?;催化裂化U型管松動(dòng)汽可以用松動(dòng)風(fēng)代替,塔底吹汽可以用惰性氣體代替等。另外,當(dāng)管線輸送過(guò)程中不需伴熱時(shí),完全可以不用伴熱。這些過(guò)程都是減少用汽工藝總用能的有效措施。
3.減少動(dòng)力工藝總用能
在動(dòng)力工藝能節(jié)能方面,首先要注意降低機(jī)泵的裕量,減少調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失。必要時(shí)要采用調(diào)速裝置節(jié)約揚(yáng)程,避免過(guò)多的節(jié)流損失;而對(duì)于系統(tǒng)管線中各節(jié)流閥,應(yīng)該在保證調(diào)節(jié)質(zhì)量的前提下盡量降低壓強(qiáng);對(duì)管線系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì),降低沿程流阻;縮短工藝路線。另外,減少反應(yīng)系統(tǒng)未轉(zhuǎn)化原料的循環(huán)量,也可有效減少動(dòng)力工藝總用能。
三、化工工業(yè)過(guò)程節(jié)能新技術(shù)的特點(diǎn)及效果
下面以石油化工行業(yè)為例,對(duì)化工過(guò)程的節(jié)能新技術(shù)的特點(diǎn)和效果進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。
1.原油梯級(jí)蒸餾節(jié)能技術(shù)及效果
目前,在石油化工行業(yè),原油的常減壓蒸餾流程雖然相對(duì)比較成熟,但是也存在著突出的問(wèn)題,就是原油加工過(guò)程的能耗難以降低。其中最重要的根源在于蒸餾過(guò)程的不可逆加熱和冷卻造成。采用梯級(jí)蒸餾節(jié)能理論和技術(shù)可以避免這一現(xiàn)象。其主要關(guān)鍵技術(shù)包含梯級(jí)加熱和梯級(jí)減壓兩方面。采用梯級(jí)加熱技術(shù)汽化原油,減少其不可逆性,及時(shí)將汽化后的物料分離出來(lái);采用梯級(jí)減壓,可以分批把輕組分拔出,從而使不同的物料可以在不同的壓力下實(shí)現(xiàn)汽化,從而降低原料的加熱溫度,實(shí)現(xiàn)壓力與溫度的耦合,大幅度降低原油加工過(guò)程的能耗。如果按全國(guó)每年加工3.4億噸原油計(jì)算,僅此一項(xiàng)技術(shù)每年可節(jié)約資金15.9億元,減排溫室氣體124萬(wàn)噸。從而使我國(guó)的常減壓蒸餾技術(shù)的能耗水平達(dá)到世界領(lǐng)先水平的行列。
2.流程重構(gòu)和熱耦合優(yōu)化技術(shù)及效果
目前,國(guó)內(nèi)催化裂化吸收穩(wěn)定系統(tǒng)中,存在著能耗過(guò)高、干氣不干、穩(wěn)定塔分離能力不夠、汽油烯烴含量高、汽油切割不清晰等突出的缺點(diǎn)。采用流程重構(gòu)和熱耦合優(yōu)化,可以實(shí)現(xiàn)熱資源得以充分利用,大幅度節(jié)約能耗。該項(xiàng)技術(shù)的主要改進(jìn)體現(xiàn)在流程重構(gòu),減少循環(huán)流股和不可逆過(guò)程、余熱回收、低能耗輕汽油切割技術(shù)等方面。經(jīng)過(guò)試驗(yàn),在150萬(wàn)噸/年催化裂化裝置上推廣使用,在能耗方面可以節(jié)約20%左右,相當(dāng)于一年節(jié)約1.5萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)油的能耗量,折合人民幣近億元,溫室氣體可以減排4.68萬(wàn)噸左右。
3.差壓耦合精餾節(jié)能技術(shù)及效果
化學(xué)工業(yè)中能耗最大的一個(gè)單元過(guò)程就是精餾過(guò)程。存在精密、精餾、高能耗等突出特點(diǎn),為了優(yōu)化這一工藝過(guò)程,通過(guò)對(duì)熱耦合過(guò)程進(jìn)行模擬、工業(yè)化開(kāi)發(fā),可以實(shí)現(xiàn)新型差壓低能耗精餾技術(shù),既在同一個(gè)蒸餾塔內(nèi)或者多個(gè)關(guān)聯(lián)的塔中同時(shí)實(shí)現(xiàn)熱量的匹配與集成。調(diào)節(jié)操作壓力,在組成不變時(shí),使每座精餾塔的操作壓力改變,壓力高時(shí)溫度就高、壓力低時(shí)溫度就低,可以將高壓塔蒸汽作為低壓塔的熱源,實(shí)現(xiàn)熱能的自動(dòng)耦合或匹配,達(dá)到降耗節(jié)能的目的。
差壓熱耦合精餾技術(shù)則是把原流程中的單塔精餾改為兩個(gè)或多個(gè)精餾塔并聯(lián),進(jìn)料和產(chǎn)品采出同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)其中一個(gè)塔壓力降低時(shí),另外的塔壓力升高,塔內(nèi)壓力的不同可以實(shí)現(xiàn)溫度高的塔頂蒸汽成為溫度低的那一個(gè)塔的重沸器熱源,實(shí)現(xiàn)兩塔或塔的熱耦合,實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。以50萬(wàn)噸/年苯乙烯裝置為例,采用分塔差壓蒸餾技術(shù)進(jìn)行流程計(jì)算,可以節(jié)省能量30%以上。
四、結(jié)論
化工工業(yè)過(guò)程的節(jié)能技術(shù),從理論上說(shuō),是有規(guī)律可循的。著手對(duì)化工工藝過(guò)程進(jìn)行節(jié)能改進(jìn)時(shí),應(yīng)先從工藝能源使用和回收環(huán)節(jié)上進(jìn)行考慮,當(dāng)這兩個(gè)方面的改進(jìn)確定后,還要從全局出發(fā)考慮單元與系統(tǒng)之間的優(yōu)化。這也是化工行業(yè)節(jié)能改進(jìn)的重要特點(diǎn)之一。
參考文獻(xiàn):
簡(jiǎn)要介紹了焦?fàn)t煤氣凈化工藝的發(fā)展,概括了焦?fàn)t煤氣凈化工藝節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀,分析了焦?fàn)t煤氣凈化工藝節(jié)能技術(shù)。
關(guān)鍵詞:
化工業(yè);焦?fàn)t煤氣;凈化;節(jié)能
0引言
在中國(guó)的冶金工業(yè)中,焦炭作為最主要的原材料被使用到工業(yè)生產(chǎn)中,被放入焦?fàn)t中為工業(yè)生產(chǎn)提供熱量。復(fù)雜地質(zhì)情況下的焦煤成分有很多,高達(dá)上百種,煤在焦?fàn)t中提煉時(shí),有很多種成分都會(huì)隨著煤氣進(jìn)入到后面的工序中,要實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t煤氣的凈化,必須將焦煤通過(guò)高溫干餾形式使焦?fàn)t煤氣中多余成分去除掉,但這一過(guò)程花費(fèi)的人力、物力和財(cái)力較大,國(guó)家相關(guān)部門(mén)一直致力于焦?fàn)t煤氣凈化工藝節(jié)能技術(shù)研究和探討,在焦?fàn)t煤氣凈化工藝中融入節(jié)能技術(shù),采取有效節(jié)能措施,能有效降低焦?fàn)t煤氣凈化的操作技術(shù)和材料成本。
1焦?fàn)t煤氣凈化工藝的發(fā)展
在中國(guó)化工廠中,焦?fàn)t煤氣的凈化是一項(xiàng)重要工藝過(guò)程。20世紀(jì)50年代初,中國(guó)開(kāi)始了焦?fàn)t煤氣凈化工藝的研究,中國(guó)焦?fàn)t煤氣凈化工作者突破了傳統(tǒng)焦?fàn)t煤氣凈化的破舊工藝模式,對(duì)焦?fàn)t煤氣凈化進(jìn)行了創(chuàng)高新改革,設(shè)計(jì)研發(fā)出了58型焦煤和其它爐型相適應(yīng)的焦?fàn)t煤氣凈化工藝,比較常用的焦?fàn)t煤氣凈化工藝有NH3•H2O工藝、單塔脫苯工藝,實(shí)踐表明,這些焦?fàn)t煤氣凈化工藝雖然都進(jìn)行了革新和優(yōu)化,但在使用過(guò)程中焦?fàn)t煤氣凈化效果較差,進(jìn)行焦?fàn)t煤氣凈化的設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕情況,焦?fàn)t煤氣凈化過(guò)程中氨苯回收率較低,很容易在加工過(guò)程中造成嚴(yán)重環(huán)境污染,這對(duì)國(guó)家環(huán)保極為不利,中國(guó)的焦?fàn)t煤氣凈化工藝和發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大差距。20世紀(jì)70年代以來(lái),中國(guó)許多焦?fàn)t煤氣焦化工廠意識(shí)到了提升焦?fàn)t煤氣凈化工藝水平的重要性,在焦?fàn)t煤氣凈化上大量投資,中國(guó)許多焦?fàn)t煤氣焦化廠都和國(guó)外焦化廠進(jìn)行了聯(lián)合,將國(guó)外先進(jìn)焦?fàn)t煤氣凈化工藝引用到國(guó)內(nèi),采用了全負(fù)壓焦?fàn)t煤氣凈化工藝、脫硫脫氰焦?fàn)t煤氣凈化工藝和無(wú)飽和器法硫銨焦?fàn)t煤氣凈化工藝等國(guó)外先進(jìn)技術(shù),并對(duì)焦?fàn)t煤氣凈化過(guò)程中使用的設(shè)備和材料進(jìn)行了革新和優(yōu)化,使得中國(guó)的焦?fàn)t煤氣凈化工藝得到了突破性進(jìn)展。近年來(lái),中國(guó)焦?fàn)t煤氣凈化工藝開(kāi)始朝著節(jié)能方向發(fā)展,使得中國(guó)的焦?fàn)t煤氣凈化技術(shù)擁有了國(guó)際先進(jìn)水平,將節(jié)能技術(shù)有效應(yīng)用到焦?fàn)t煤氣凈化工藝中,能有效改善中國(guó)焦化企業(yè)焦?fàn)t煤氣凈化技術(shù),使其得到有效改進(jìn)和提高。
2焦?fàn)t煤氣凈化工藝節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀
在工業(yè)生產(chǎn)中,焦?fàn)t煤氣凈化主要是除去煤氣中的有害成分,以免在使用過(guò)程中危害人體健康,焦?fàn)t煤氣凈化工藝主要包括冷卻和輸送煤氣,并除掉焦?fàn)t煤氣中有害成分,焦化廠的焦?fàn)t煤氣凈化工藝主要包括初冷、洗滌、解析和處理等幾方面工序內(nèi)容。在焦?fàn)t煤氣初冷過(guò)程中要采用集氣管?chē)姙彼驮O(shè)置出冷器對(duì)煤氣進(jìn)行冷卻處理,在焦?fàn)t煤氣冷卻處理過(guò)程中要確保輸氣管道沒(méi)有堵塞,因此,進(jìn)行焦?fàn)t煤氣凈化冷卻處理的煤氣在初冷器中集合的溫度要保持在25℃以上。焦化廠在焦?fàn)t煤氣凈化的過(guò)程中,應(yīng)格外注意焦?fàn)t煤氣中焦油的脫出和回收,焦化廠焦?fàn)t煤氣中大部分焦油都是經(jīng)過(guò)噴灑工序,在NH3•H2O的作用下逐漸冷卻下來(lái)的,另外一小部分焦油會(huì)在捕集裝置中隨著焦?fàn)t煤氣的初冷,和NH3•H2O混合在一起。目前中國(guó)各大焦化廠在焦?fàn)t煤氣凈化的過(guò)程中,都采用氨水焦油分離裝置對(duì)焦?fàn)t煤氣中的焦油進(jìn)行脫除和回收,主要是運(yùn)用了NH3•H2O和焦油比重不同、密度不同,對(duì)其進(jìn)行分層分離處理,在NH3•H2O和焦油分離的過(guò)程中,也有效除去了其中的渣塵[1]。根據(jù)焦化廠使用焦?fàn)t煤氣凈化設(shè)備的不同,可將其分為焦油氨水分離槽和機(jī)械化澄清槽兩種不同形式,這兩種設(shè)備在操作過(guò)程中要格外注意溫度和分離時(shí)間的掌控,通常情況下氨水焦油分離的時(shí)間越長(zhǎng)分離效果就越好,靜置冷卻作用會(huì)導(dǎo)致氨水焦油分離溫度變低,堵塞分離管道,不利于氨水焦油分離的進(jìn)行,一般來(lái)說(shuō)氨水焦油分離槽都設(shè)置有保溫系統(tǒng),能實(shí)現(xiàn)氨水焦油分離槽溫度的有效控制。
3焦?fàn)t煤氣凈化工藝節(jié)能技術(shù)
3.1焦?fàn)t煤氣凈化脫酸蒸氨工序的節(jié)能技術(shù)
在焦化廠焦?fàn)t煤氣凈化脫酸蒸氨工序中,采用蒸氨塔直接蒸汽的方式有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。目前中國(guó)各大焦化廠在焦?fàn)t煤氣凈化的過(guò)程中,都將脫酸蒸氨過(guò)程中的蒸汽直接輸送到蒸氨塔內(nèi),蒸氨過(guò)程中產(chǎn)生的廢水會(huì)從蒸氨塔外排出,并通過(guò)合理生化處理,這樣才能達(dá)到降低蒸氨過(guò)程中蒸汽的消耗。在焦?fàn)t煤氣凈化過(guò)程中,要充分考慮蒸氨塔脫酸蒸氨過(guò)程中蒸汽減少帶來(lái)的影響,蒸氨塔蒸氨過(guò)程中酚水量減少,且蒸氨過(guò)程產(chǎn)生的廢水中含氨量的減少,能有效降低蒸氨過(guò)程對(duì)設(shè)備造成的損失,這就使得焦化廠在焦?fàn)t煤氣凈化過(guò)程中經(jīng)濟(jì)效益得到大大提高。焦化廠在焦?fàn)t煤氣凈化過(guò)程中還要重視對(duì)側(cè)線NH3•H2O的合理利用,當(dāng)脫氨塔內(nèi)部的溫度在100℃左右時(shí),脫氨塔內(nèi)富液中的揮發(fā)銨鹽就會(huì)被分解掉,焦?fàn)t煤氣中有害物質(zhì)就會(huì)被分解出來(lái),這個(gè)過(guò)程可稱(chēng)作焦?fàn)t煤氣凈化中的吸解過(guò)程,焦?fàn)t煤氣凈化中吸解過(guò)程所需熱能主要由側(cè)線NH3•H2O的提供,這種設(shè)計(jì)使得焦化廠的焦?fàn)t煤氣凈化過(guò)程節(jié)省了大量蒸汽消耗,并在一定程度上優(yōu)化了焦?fàn)t煤氣凈化工藝[2]。且在此過(guò)程中要設(shè)置科學(xué)合理的換熱器設(shè)備,對(duì)焦?fàn)t煤氣凈化過(guò)程中產(chǎn)生的熱效率進(jìn)行回收,從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。
3.2焦?fàn)t煤氣凈化粗苯蒸餾工序的節(jié)能技術(shù)
在焦化廠進(jìn)行焦?fàn)t煤氣凈化時(shí),要想實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的,必須選用管式爐加熱富油脫苯的方法工藝,有效實(shí)現(xiàn)粗苯蒸餾工序節(jié)能。焦?fàn)t煤氣凈化過(guò)程中富油脫苯有兩種方法:a)使用水蒸氣對(duì)其進(jìn)行加熱實(shí)現(xiàn)蒸餾脫苯的目的。采用這種方法只需將富油熱度提升到150℃即可,此過(guò)程消耗水蒸氣量較大;b)管式爐加熱富油脫苯。目前中國(guó)焦化廠在焦?fàn)t煤氣凈化過(guò)程中采用的通常是這種方法,采用此方法時(shí),可將富油溫度提升到190℃以上,這種方法能有效實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t煤氣凈化工藝的節(jié)能,降低焦?fàn)t煤氣凈化過(guò)程中能源的消耗,有效提高了焦化廠的經(jīng)濟(jì)效益[3]。焦化廠焦?fàn)t煤氣凈化技能過(guò)程中還要尤其重視換熱器的科學(xué)合理設(shè)置,將脫苯塔中的苯汽進(jìn)行冷卻處理,并對(duì)部分苯汽進(jìn)行冷凝處理,對(duì)交換熱器出口的苯汽溫度進(jìn)行有效控制,使得絕大部分洗油蒸汽能實(shí)現(xiàn)冷凝的目的,確保交換熱器出口的苯汽質(zhì)量符合焦?fàn)t煤氣凈化節(jié)能要求。在脫苯塔中進(jìn)行操作時(shí),要充分利用油氣交換熱器,使其能充分發(fā)揮自己的作用,確保脫苯塔操作穩(wěn)定性,能在極大程度上提高焦?fàn)t煤氣凈化節(jié)能質(zhì)量,使得焦化廠焦?fàn)t煤氣凈化工序變得簡(jiǎn)單便捷,在極大程度上提升焦化廠經(jīng)濟(jì)效益。
4結(jié)語(yǔ)
焦?fàn)t煤氣是中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的先決條件,對(duì)中國(guó)工業(yè)發(fā)展具有極大影響,焦?fàn)t煤氣中含有的成分十分復(fù)雜,有些不能為工業(yè)生產(chǎn)所用,因此必須對(duì)焦?fàn)t煤氣進(jìn)行凈化。但在焦?fàn)t煤氣凈化時(shí)會(huì)消耗大量能源,所以在焦?fàn)t煤氣凈化工藝中加入有效的節(jié)能措施,能確保焦?fàn)t煤氣凈化工藝的科學(xué)性和合理性,且能在極大程度上為國(guó)家節(jié)約能源,并減少大量經(jīng)濟(jì)開(kāi)支,在焦?fàn)t煤氣凈化加工過(guò)程中采取有效的節(jié)能措施,能有效提高原料利用率,減少能源浪費(fèi),進(jìn)而有效提高焦化廠經(jīng)濟(jì)效益。
作者:段鵬飛 單位:山西焦煤集團(tuán)五麟煤焦開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司
參考文獻(xiàn):
[1]肖瑞華.煤化學(xué)產(chǎn)品工藝學(xué)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2003.
【關(guān)鍵詞】化工節(jié)能;精餾技術(shù)
隨著化工技術(shù)的迅猛發(fā)展,化工技術(shù)的進(jìn)步在化工生產(chǎn)過(guò)程中,分離是在這一個(gè)過(guò)程中顯得尤為重要,我們?cè)谶@一個(gè)過(guò)程中最終能夠確定下來(lái)產(chǎn)品的質(zhì)量和收率。精餾是指利用回流方法使液體混合物進(jìn)行高純度分離的操作,其利用自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。我們?cè)谶@一方面探討了各種數(shù)據(jù),最后得出的結(jié)論就是精餾分離操作所消耗的能源就占用了化工分離中的95%。當(dāng)然通過(guò)我們的研究發(fā)現(xiàn)出來(lái)的結(jié)論是,在熱力學(xué)中精餾是低效的耗能過(guò)程,有極高的熱力學(xué)不可逆性。但是在如今世界能源日益緊缺的背景下,精餾過(guò)程中的節(jié)能操作勢(shì)在必行。有效的精餾節(jié)能不僅能夠帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,還有助于可持續(xù)性資源的發(fā)展。在現(xiàn)代化工行業(yè)中國(guó)內(nèi)外都投入了大量的人力、物力加強(qiáng)其節(jié)能技術(shù)的發(fā)展,下面將展開(kāi)討論精餾的節(jié)能技術(shù)。
一、加強(qiáng)精餾節(jié)能技術(shù)的措施
1、完善操作條件
在本文中將通過(guò)對(duì)精餾過(guò)程的軟件模擬來(lái)進(jìn)行對(duì)其操作條件的研分析。精餾塔的主要操作條件包括操作壓力、操作溫度、塔板壓降,進(jìn)料位置及溫度、理論板數(shù)、回流比以及回流溫度、塔頂塔底采出量、關(guān)鍵組分的清晰分割程度,塔頂塔底熱負(fù)荷等等,除塔的操作壓力通常是給定的(在設(shè)計(jì)雙效流程除外),至于其它條件均可以根據(jù)實(shí)際作為變量進(jìn)行操作,至于最佳分離值則可以通過(guò)對(duì)靈敏度的分析、設(shè)計(jì)規(guī)定或優(yōu)化技術(shù)來(lái)確定,以獲得最小的冷凝負(fù)荷和再沸器熱負(fù)荷,從而達(dá)到精餾能耗節(jié)約的目的。
2、利用中間換熱裝置節(jié)能
有些精餾塔的頂部與底部溫差較大,對(duì)于此類(lèi)精餾塔便可增加中間換熱器來(lái)事冷熱量達(dá)到均衡的狀態(tài)。增設(shè)的中間換熱器能夠改變操作線斜率,并利用低品位能源:若是精餾塔上部的溫度變化明顯,則可在精餾段的某塔板間處設(shè)置中間冷凝器,并用低品位冷劑作為冷源,以此節(jié)省主冷凝器高品位冷劑的用量,從而降低能耗,但是此種方法會(huì)使精餾塔上方塔板的分離能力減弱;若是精餾塔下方的溫度分布變化大,可在提餾段的某塔板問(wèn)處設(shè)置中間再沸器,減少主塔再沸器高品位熱量的消耗,精餾塔的熱能降低,熱效率提高,能夠達(dá)到最佳的節(jié)能效果。此種方法雖然節(jié)能效果良好,但是同時(shí)也存在下方塔板分離能力被削弱的問(wèn)題,如當(dāng)乙烯精餾塔裝置中間再沸器的熱負(fù)荷約為提餾段總熱負(fù)荷的30%時(shí),所節(jié)約的能量相當(dāng)于整塔能耗的17%左右。
3、多塔精餾分離序列的優(yōu)化
通過(guò)操作實(shí)踐可以得出結(jié)論,就是在精餾過(guò)程中應(yīng)首先除去容易造成系統(tǒng)腐蝕或結(jié)焦的組分,以便降低后續(xù)設(shè)備的材質(zhì)要求或穩(wěn)定操作;首先應(yīng)當(dāng)把進(jìn)料分成分子數(shù)接近的兩股流,按塔頂與塔底各占50%的分餾比例安排;根據(jù)塔頂產(chǎn)品的揮發(fā)度依次遞減的順序逐個(gè)回收;對(duì)于各組分沸點(diǎn)相差很大的物系,若有組分要在冷凍條件下進(jìn)行分離,應(yīng)使進(jìn)入冷凍系統(tǒng)或冷凍等級(jí)更高系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)盡量減少;應(yīng)把關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)度最接近于1的組分放在最后;對(duì)產(chǎn)品純度要求高的組分應(yīng)放在最后分離。簡(jiǎn)單精餾流程采用熱集成技術(shù)比無(wú)熱集成的可節(jié)約操作費(fèi)用50%,可見(jiàn)塔系熱集成技術(shù)對(duì)于分離過(guò)程能耗的影響往往比單個(gè)塔的優(yōu)化更顯著,這是挖掘精餾系統(tǒng)節(jié)能潛力極大的一種措施,因而成為節(jié)能研究者的熱點(diǎn)對(duì)象。
4、多效精餾
多效精餾是將原料分成大致相等的N股進(jìn)料,分別送入壓力依次遞增的N個(gè)精餾塔中,N個(gè)塔的操作溫度也依次遞增。壓力和溫度較高塔的塔頂蒸汽向較低塔的塔釜再沸器供熱,同時(shí)自身也被冷凝,以此類(lèi)推,這樣就節(jié)省了低壓塔再沸器的能耗和高壓塔冷凝器的水耗。在這個(gè)系統(tǒng)中,只需向第一個(gè)最高壓力塔供熱,系統(tǒng)即可進(jìn)行工作,所需能量約為單塔能耗的1/N,如將三個(gè)塔串在一起采用三效精餾技術(shù),其能耗僅用原來(lái)的1/3,節(jié)能幅度達(dá)到67%,節(jié)能效果非常明顯。多效精餾由于效數(shù)增加,加熱蒸氣用量減少,能耗降低,但效數(shù)越多,設(shè)備投資費(fèi)用增加,且受到第一級(jí)加熱蒸氣壓力及末級(jí)冷卻介質(zhì)種類(lèi)的限制,操作愈發(fā)困難,一般由單效改為雙效可節(jié)能50%,雙效到三效η增加17%,三效到四效η僅增加了8%,可見(jiàn),多效精餾后幾效所產(chǎn)生的節(jié)能效果不斷下降,因此工業(yè)上一般采用雙效精餾,其工藝流程按加熱蒸氣和物料的流向不同,分為平流、順流和逆流三種。
5、提高分離效率
在我們的實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)這樣的結(jié)論,隨著分離效率的提高,能夠起到降低能耗、減排、提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn),從而提高企業(yè)的效益。化工精餾的同時(shí),選用高效導(dǎo)向篩板及新型的填料等分離設(shè)備,不僅能夠提高分離效率,使精餾塔的操作回流比降低,還能夠因?yàn)榫s塔的還能與回流比呈線性關(guān)系,從而成比例地降低的能量消耗。使化工產(chǎn)品質(zhì)量提高的辦法之一及時(shí)提供啊分離效率。
二、結(jié)語(yǔ)
依據(jù)以上的研究我們可以得出主要的結(jié)論,優(yōu)化節(jié)能蒸餾塔,主要是是為了達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量能夠滿足指標(biāo)的同時(shí),將能耗降到最低。然而,精餾操作過(guò)程受眾多因素的影響,研究時(shí),提出了一系列的方法以減少能量消耗,包括:選用高效規(guī)整填料取代普通填料方式,以提高再沸器或冷凝器傳熱效果,將精餾塔的進(jìn)料的狀態(tài)機(jī)位置進(jìn)行修改,增加了一個(gè)中間再沸器或冷凝器,熱泵技術(shù)的應(yīng)用,采用多效精餾和特殊蒸餾技術(shù),改變多塔精餾工藝過(guò)程減少回流比,改變塔的壓力的操作。
參考文獻(xiàn)
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[3]《化學(xué)工程師》投稿指南[J].化學(xué)工程師,2011年07期
關(guān)鍵詞:MVR 蒸發(fā) 增壓
1.中藥蒸發(fā)濃縮技術(shù)的現(xiàn)狀
近二十年來(lái),我國(guó)中藥生產(chǎn)企業(yè)提取液的濃縮主要采用雙效、三效蒸發(fā)器,這兩種蒸發(fā)器為我國(guó)中藥產(chǎn)業(yè)改革原始的提取液蒸發(fā)濃縮方式,步入現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的軌道,做出了很大貢獻(xiàn),在中藥濃縮中得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。然而,這二種蒸發(fā)器應(yīng)用到中藥生產(chǎn),普遍存在由于蒸發(fā)過(guò)程中大量熱量的排出,造成能源消耗較大,熱量利用率不高。而隨著技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展,近十年來(lái)逐漸發(fā)明了采用帶熱泵的雙效蒸發(fā)器,實(shí)現(xiàn)了低溫加熱,低溫蒸發(fā),采用凝結(jié)水串級(jí)自蒸發(fā)結(jié)構(gòu),不僅可以回收凝結(jié)水的熱量,而且各效間由于液封的存在,杜絕了各效間漏氣,與傳統(tǒng)雙效蒸發(fā)器比:節(jié)約蒸汽36%以上,節(jié)水30%以上。而后隨著蒸發(fā)濃縮技術(shù)的發(fā)展,逐漸產(chǎn)生了超濾和反滲透膜濃縮,大大降低了能源消耗,但由于超濾膜、反滲透膜等膜由于受中藥的腐蝕、中藥雜質(zhì)較多等影響,造成膜壽命的降低,從而使?jié)饪s成本上升,另外,由于對(duì)膜的影響,也是適用的范圍有所局限。
2.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)的介紹
MVR(mechanicalVaporREcomression)蒸汽濃縮法是指利用渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓原理、經(jīng)特殊流體設(shè)計(jì)而組成的蒸汽機(jī)械增壓式蒸餾濃縮系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)。這種工藝系統(tǒng),將使密閉容器內(nèi)經(jīng)加熱生成的二次水蒸汽,在通過(guò)蒸汽壓縮機(jī)時(shí)被再壓縮增壓至107攝氏度的高壓氣體。這種增壓蒸汽即可作為再生熱源而循環(huán)應(yīng)用于原水的繼續(xù)連續(xù)蒸發(fā),又在循環(huán)傳熱的過(guò)程中使增壓蒸汽本身也得以迅速冷卻或冷凝,直至成為潔凈純水,同時(shí)可以在這種結(jié)凈冷凝水排放的過(guò)程中利用其殘熱對(duì)流入的原水實(shí)施熱交換。
2.1.MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備的組成:
2.1.1.預(yù)熱器:很多情況待蒸發(fā)的原藥液在進(jìn)入蒸發(fā)換熱器之前的溫度較低,為了充分利用系統(tǒng)內(nèi)的熱能,經(jīng)常采用列管式或板式換熱器對(duì)原藥液進(jìn)行預(yù)加熱,使其溫度升高。
2.1.2.蒸汽壓縮機(jī):它是MVR系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵部件,它通過(guò)對(duì)二次蒸汽進(jìn)行壓縮,提高系統(tǒng)內(nèi)二次蒸汽的熱焓,為系統(tǒng)連續(xù)提供熱量。根據(jù)原藥液的流量和沸點(diǎn)升高值等特性,可以選擇羅茨或離心壓縮機(jī)進(jìn)行蒸汽的壓縮,但由于中藥具有成分的不確定性和較強(qiáng)的腐蝕性,因此壓縮機(jī)的材質(zhì)應(yīng)采用耐腐蝕、不脫落、不對(duì)中藥產(chǎn)生污染的材料,一般選用優(yōu)質(zhì)的不銹鋼材質(zhì)。
2.1.3.汽液分離器:它是蒸汽和濃縮液體進(jìn)行分離的裝置。對(duì)于有結(jié)晶的原液,可以將分離器和結(jié)晶器設(shè)計(jì)成一體,再加裝強(qiáng)制循環(huán)泵,完成汽液分離,濃縮和結(jié)晶的功能。
2.1.4.蒸汽換熱器:預(yù)熱后的原藥液通過(guò)進(jìn)料泵將其載入蒸汽換熱器與由蒸汽壓縮機(jī)產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行換熱,使其迅速汽化蒸發(fā)。根據(jù)原液的特性(粘度,是否有結(jié)晶和結(jié)垢等)選擇換熱器的形式和面積。
2.1.5.控制中心:采用工控機(jī)和PLC構(gòu)成MVR系列的實(shí)時(shí)監(jiān)控中心。通過(guò)軟件編程,實(shí)時(shí)采集各種傳感器的狀態(tài)信號(hào),從而自動(dòng)控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速、閥門(mén)關(guān)閉和調(diào)節(jié)、液體的流速和流量、溫度和壓力的控制和調(diào)節(jié)等,使系統(tǒng)工作達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)。同時(shí)該設(shè)備還具有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)記錄參數(shù)和提供報(bào)表的各種功能。
2.2.MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備的節(jié)能原理:
MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備同原來(lái)的雙效、三效不同的是,原來(lái)的三效、雙效采用的二次蒸汽直接加熱藥液使其在降壓狀態(tài)下蒸發(fā),二次蒸汽熱晗較低,熱量較低,致使蒸發(fā)量較少。而MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備主要采用電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能時(shí)二次蒸汽壓縮產(chǎn)生熱能,熱能被循環(huán)利用,熱能在系統(tǒng)內(nèi)幾乎無(wú)損失,將蒸餾水和濃縮液的輸出熱能與原液進(jìn)行交換,使其熱能得到高效利用。MVR節(jié)能蒸發(fā)器,其原理是利用高能效蒸汽壓縮機(jī)壓縮蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽,把電能轉(zhuǎn)換成熱能,提高二次蒸汽的焓值,被提高熱能的二次蒸汽打入蒸發(fā)室進(jìn)行加熱,以達(dá)到循環(huán)利用二次蒸汽已有的熱能,從而可以不需要外部新鮮蒸汽,依靠蒸發(fā)器自循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)濃縮的目的。通過(guò)PLC、單片機(jī)、組態(tài)等形式來(lái)控制系統(tǒng)溫度、壓力馬達(dá)轉(zhuǎn)速,保持系統(tǒng)蒸發(fā)平衡。
2.3.MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備的特點(diǎn):
2.3.1.MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備在濃縮過(guò)程中,由于采用物料輸送泵進(jìn)行料液的輸送,提高了料液在管內(nèi)的流速,使料液在物料管道內(nèi)的停留時(shí)間只有數(shù)秒鐘乃至數(shù)十秒鐘。這樣短的時(shí)間內(nèi), 而且管內(nèi)存液量小, 故特別適用于熱敏性料液的濃縮, 例如牛奶、橘子汁、醫(yī)藥的青霉素和鏈霉素、以及農(nóng)藥的春雷霉素和赤霉素等等, 可避免或減少物料的熱分解。
2.3.2.MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單主要有蒸發(fā)器、加熱器和壓縮機(jī), 維修方便,可在減壓、常壓和加壓下操作運(yùn)行。
2.3.3.由于受料液流動(dòng)方式的影響,該設(shè)備針對(duì)料液的濃縮比不能太高,如濃縮比過(guò)高, 則因料液少, 管壁濕潤(rùn)差, 會(huì)造成固體溶質(zhì)粘附在壁上的“ 干管”現(xiàn)象, 不僅增加熱阻, 而且容易堵塞加熱管,造成藥液的損壞。
2.3.4.只適用于蒸發(fā)中等粘度的料液,不適于有晶體析出的物料,不適于易結(jié)垢物料。
3.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)的應(yīng)用及效果分析
隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展,人類(lèi)對(duì)環(huán)境的影響越來(lái)越嚴(yán)重,溫室效應(yīng),能源對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越重要和不可缺少。為進(jìn)步節(jié)約能源,減少排放,我公司于2011年引進(jìn)了MVR蒸汽濃縮設(shè)備,首先應(yīng)用到了中藥提取液的濃縮過(guò)程中,得到了較好的應(yīng)用收到了良好的效果。
3.1.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)與常規(guī)蒸發(fā)器比較
3.1.1.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)每蒸發(fā)一噸水消耗20-70度電(視液體成分而定),而常規(guī)蒸發(fā)器消耗1.25-0.3噸鮮蒸汽,兩者消耗都隨溶液沸點(diǎn)、減水沸點(diǎn)的差值而增加,對(duì)同一種溶液,MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)能源消耗量和生產(chǎn)成本顯著低于常規(guī)蒸發(fā)器,是一種高新節(jié)能蒸發(fā)技術(shù)。
3.1.2.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)不需要循環(huán)冷卻水,沒(méi)有冷卻水消耗。不需要建設(shè)高污染的燃煤小鍋爐或高成本的燃油鍋爐。蒸發(fā)器比常規(guī)蒸發(fā)器更節(jié)水、更節(jié)能環(huán)保。
3.1.3.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)應(yīng)用范圍廣,所有常規(guī)蒸發(fā)器應(yīng)用的領(lǐng)域都適用于該蒸發(fā)器,機(jī)械式蒸汽再壓縮蒸發(fā)器蒸發(fā)溫差小,更適用于熱敏性溶液。溶液在蒸發(fā)器內(nèi)流程短、停留時(shí)間短,因而溶質(zhì)不宜變質(zhì)。
3.1.4.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)采用全自動(dòng)電腦控制,并且可以在低負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行。
3.1.5.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)屬于國(guó)家科委頒布的高新技術(shù)范圍,按高新技術(shù)認(rèn)定分類(lèi)該高新技術(shù)屬于高效節(jié)能技術(shù)和環(huán)境保護(hù)技術(shù),符合國(guó)家節(jié)能減排和環(huán)保高新技術(shù)推廣范圍。
3.2.MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備具有以下特點(diǎn)
3.2.1.節(jié)能:該設(shè)備采用電能轉(zhuǎn)換為熱能,充分利用了二次蒸汽的熱能,降低了能源消耗,同時(shí)產(chǎn)生的凝結(jié)水在充分和原藥液進(jìn)行熱交換(預(yù)熱),使其熱能得到高效充分的利用,沒(méi)有廢熱蒸汽排放,節(jié)能效果十分顯著,相當(dāng)于10效蒸發(fā)器的效果,另外產(chǎn)生的凝結(jié)水可再次利用,提高了能源的利用率。
3.2.2.設(shè)備環(huán)保:該設(shè)備在使用過(guò)程中可以不需要生蒸汽、不要鍋爐、不需要燒煤、不需要冷卻水,只要有電,就可以用機(jī)械壓縮式蒸發(fā)器。從而降少了CO2,SO2的排放,減少了粉塵和固體廢渣的排放,減少污染,改善我們的居住環(huán)境。
3.2.3.低運(yùn)行成本:由于節(jié)能效果顯著,使整個(gè)蒸發(fā)器的運(yùn)行成本也大大降低,運(yùn)行成本是傳統(tǒng)蒸發(fā)器的三分之一到二分之一。
3.2.4.自動(dòng)化程度高:MVR蒸發(fā)器配置設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制系統(tǒng),技術(shù)先進(jìn),質(zhì)量可靠。整個(gè)蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)在從原液加注、預(yù)熱、蒸發(fā)、清洗、保養(yǎng)等步驟的自動(dòng)化控制。避免了人為失誤,降低了人力成本,提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
3.2.5.占地面積小:MVR蒸發(fā)器由于采用了壓縮機(jī)來(lái)循環(huán)使用二次蒸汽,提高了能效,因此比傳統(tǒng)蒸發(fā)器緊湊。
針對(duì)MVR技術(shù)的特點(diǎn),熱敏性強(qiáng)、濃縮比不高的液體均可以采用該技術(shù)。該技術(shù)最大的特點(diǎn)就是節(jié)約能源,經(jīng)實(shí)際應(yīng)用和對(duì)比,該技術(shù)相比以往的三效蒸發(fā)技術(shù)可節(jié)能達(dá)到57%,噸產(chǎn)品綜合耗能成本為73.5元。
4.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)的推廣和應(yīng)用前景展望
由于MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備具有較高的節(jié)能效果,使其受到各個(gè)企業(yè)的青睞,但目前由于蒸汽壓縮技術(shù)國(guó)內(nèi)技術(shù)還不夠成熟,致使目前該設(shè)備的投資成本較高,一次性投資較大,因此目前只有經(jīng)濟(jì)實(shí)力較強(qiáng)的大公司才有能力得到應(yīng)用。因此若使該技術(shù)能夠得到更加廣泛的應(yīng)用,必須首先提高國(guó)產(chǎn)蒸汽壓縮技術(shù),降低一次投資成本。
另外,MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備在實(shí)際的使用中,會(huì)降低中藥濃縮成本50%以上,對(duì)于具有中等生產(chǎn)能力的中藥生產(chǎn)企業(yè),估計(jì)有一年的時(shí)間即可收回投資。
對(duì)于目前中國(guó)生產(chǎn)現(xiàn)狀,與世界先進(jìn)國(guó)家相比我們的技術(shù)水平還不好,設(shè)備技術(shù)處于高耗能階段,面對(duì)中國(guó)目前能源狀況,能源逐漸緊缺,能源消耗成本越來(lái)越高,MVR蒸汽壓縮設(shè)備隨著技術(shù)的進(jìn)步完善和蒸汽壓縮技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化,我認(rèn)為在未來(lái)的幾年將迎來(lái)飛速發(fā)展,在中藥濃縮領(lǐng)域?qū)?huì)得到更加廣泛的應(yīng)用和技術(shù)提高。
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】焦化行業(yè);裝備;工藝;管理;技術(shù)創(chuàng)新
在中國(guó)焦化行業(yè)三十年大發(fā)展中,在積極引進(jìn)消化國(guó)外先進(jìn)工藝、裝備、信息化技術(shù)的同時(shí),也促成開(kāi)發(fā)了高效能源轉(zhuǎn)化及高效用能工藝技術(shù)裝備、少水或無(wú)水工藝技術(shù)、高效斜孔塔盤(pán)應(yīng)用技術(shù)、粉塵及毒素氣體密封回收利用技術(shù)、信息自動(dòng)化智能管控等高效管理技術(shù)、適應(yīng)焦化工藝及環(huán)境的新材料,有效促進(jìn)了焦化工藝過(guò)程的清潔化、高效化、信息化。
1.開(kāi)發(fā)寓效能源轉(zhuǎn)化及高效用能工藝技術(shù)裝備
1.1高壓高溫自循環(huán)全冷凝發(fā)電
1.2熱導(dǎo)油、電伴熱代替蒸汽做工藝熱載體
采用熱導(dǎo)油、電伴熱代替蒸汽做工藝熱載體,實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)匹配式高效用能方式,大大降低能源消耗,節(jié)省寶貴的水資源,減少?gòu)U水。
1.3煤調(diào)濕
采用對(duì)流傳熱比傳導(dǎo)、輻射傳熱系數(shù)高幾十至幾百倍,使低晶位余熱一一焦化煙氣的使用成為可能,對(duì)年產(chǎn)120萬(wàn)噸焦炭的焦化廠而言(以下均以此規(guī)模為例),采用以焦?fàn)t煙道廢氣為熱源的煤調(diào)濕工藝,可使配煤水份控制在7%左右,節(jié)約高爐煤氣8000萬(wàn)m3/a,減少?gòu)U水6.5萬(wàn)m3/a,提高焦炭產(chǎn)量和改善焦炭質(zhì)量。
1.4燃?xì)庵评淙〈羝评?/p>
可以減少能源轉(zhuǎn)換,提高能源效率。用煤氣與用蒸對(duì)相比,減少?gòu)U水,降低運(yùn)行成本,節(jié)水35.04萬(wàn)噸/年,降低能耗12.84kgce/t。
1.5開(kāi)發(fā)使用高效斜孔塔盤(pán)
蒸氨塔、蒸苯塔、焦油餾份塔采用高效斜孔塔盤(pán)后,處理能力大大提高。蒸氨塔處理能力提高60%,能耗下降50%。
2.提高氣體能源轉(zhuǎn)換價(jià)值實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)
2.1焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣制甲醇
利用焦?fàn)t煤氣提H2,轉(zhuǎn)爐煤氣提CO、CO2,可合成精甲醇64.4萬(wàn)噸/年,投資約12.88億元,僅為煤氣化路線的1/3~1/2,生產(chǎn)成本下降30~40%,年產(chǎn)值16.1億元;尾氣可發(fā)電270MW,年產(chǎn)值13.6億元。
2.2鋼廠能源優(yōu)化多聯(lián)產(chǎn)
利用焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣可生產(chǎn)商品甲醇63.47萬(wàn)噸/年、H2l萬(wàn)m3/h、乙二醇20萬(wàn)噸/年、醋酸產(chǎn)品 20萬(wàn)噸/年,投資42億元,年產(chǎn)值39,6億元。引入清華爐生產(chǎn)清潔燃?xì)?,與化工合成弛放尾氣、高爐煤氣實(shí)施燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電,并實(shí)現(xiàn)余熱余能分布式發(fā)電,可實(shí)現(xiàn)用電自給及外送。
清華爐(非熔渣一熔渣分級(jí)氣化技術(shù))
獨(dú)立焦化廠可用清華爐制氣替代焦?fàn)t煤氣用于焦?fàn)t加熱,替代出焦?fàn)t煤氣用于合成甲醇.而且可以用焦化廠的含酚廢水制取水煤漿,生產(chǎn)4萬(wàn)m3清華爐煤氣可消化25t/h含酚廢水,既節(jié)水,又減少污染。
3.開(kāi)發(fā)無(wú)蒸汽、少?gòu)U水高效節(jié)能蒸餾工藝技術(shù)
3.1無(wú)蒸汽蒸氨技術(shù)
取消直接蒸汽,用熱導(dǎo)油加熱廢水蒸氨工藝。熱導(dǎo)油只提高20℃與蒸汽加熱至400℃相比,節(jié)能明顯,且熱導(dǎo)油循環(huán)使用,效率高,此工藝已在許多焦化廠采用,效果很好,熱效率提高54.2%。
3.2煤氣加熱廢水蒸氨工藝
煤氣管式爐加熱廢水的蒸氨工藝是直接利用煤氣管式爐加熱廢水,適合于煤氣充裕的廠家。
3.3間接蒸汽加熱蒸氨工藝
蒸汽加熱廢水間接蒸氨工藝流程的開(kāi)發(fā),也可以達(dá)到降低含酚廢水的目的。設(shè)備制造成本低,適合用在蒸汽充足的廠家。
3.4煤焦油負(fù)壓精餾技術(shù)
采用煤焦油負(fù)壓精餾技術(shù),可以取消焦油餾份塔直接蒸汽,加熱爐用煤氣從常壓蒸餾的65m3/t焦油降至45m3/t焦油以下;萘收率明顯提高,平均達(dá)到10.48%,最高達(dá)到12.48%,比常壓蒸餾平均提高19.1%。瀝青的軟化點(diǎn)波動(dòng)范圍小,質(zhì)量穩(wěn)定。蒸汽用量明顯減少,與常壓蒸餾相比,每年可節(jié)約蒸汽5000噸,降低能耗,減少?gòu)U水。
3.5使用夾點(diǎn)優(yōu)化節(jié)能技術(shù),優(yōu)化煤焦油加工過(guò)程熱物流的能量回收
以焓分析和分析為工具,并采用能源夾點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),系統(tǒng)優(yōu)化能流網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能量高效利用,煤氣消耗可降低30%,產(chǎn)品收得率提高20%.根據(jù)夾點(diǎn)處無(wú)熱量傳遞,按照過(guò)程物流匹配的原則及歐拉定律,就可得到以最小能量為優(yōu)化目標(biāo)的換熱網(wǎng)絡(luò)。
3.6開(kāi)發(fā)負(fù)壓苯蒸餾工藝
降低能耗,取消蒸汽,提高粗苯收率,改善環(huán)境。每年可減少蒸汽消耗6萬(wàn)噸,相應(yīng)減少?gòu)U水6萬(wàn)噸,并降低生產(chǎn)成本。
3.7完善HPF脫硫工藝,實(shí)施脫硫廢液提鹽技術(shù)
采用HPF脫硫廢液提鹽技術(shù),實(shí)現(xiàn)脫硫廢液零排放,使廢物資源化利用.該技術(shù)使用前后,煤氣含 H2S由平均2.78g/m3降低到0.38/m3。
3.8理順回收工藝溫度梯度,實(shí)現(xiàn)負(fù)壓脫硫、脫苯
減少加熱和終冷耗水,降低工序能耗,提高脫硫、脫苯效率.脫硫塔、洗苯塔放在鼓風(fēng)機(jī)前,實(shí)現(xiàn)負(fù)壓洗苯、負(fù)壓脫硫,已有工業(yè)裝置投產(chǎn),這是一個(gè)重大工藝結(jié)構(gòu)突破.對(duì)回收工藝緊湊、連續(xù)、高效調(diào)整具歷史意義.將大大降低投資和運(yùn)行成本,提高節(jié)能減排效果。
3.9荒煤氣帶出熱量
用于制冷將初冷器第一段高溫循環(huán)水余熱用于余熱制冷機(jī),生產(chǎn)出低溫水,直接用于初冷器的低溫冷卻段,實(shí)現(xiàn)低溫余熱的資源化利用。
3.10大力推廣導(dǎo)熱油及電伴熱
油罐、管線伴溫用導(dǎo)熱油及電伴熱,硫銨干燥用熱導(dǎo)油,改善環(huán)境,消滅廢水,降低成本,實(shí)施以上各項(xiàng)措施后,酚水量可減少29.35萬(wàn)噸/年。
4.開(kāi)發(fā)除塵及毒素氣體密封技術(shù)
(1)采用自除塵式裝煤車(chē),運(yùn)行成本低,除塵效率高。
(2)采用高壓水清掃爐門(mén),密封效果好,一周只清掃一次。
(3)瀝青水下成型,消滅瀝青煙.槽缶微負(fù)壓閉路消化有毒廢氣。
(4)采用除塵煤粉成型技術(shù),避免二次揚(yáng)塵,提高資源利用率及焦炭質(zhì)量。
5.開(kāi)發(fā)高效管理技術(shù)
使物質(zhì)流、能源流、信息流集成匹配,穩(wěn)定有序運(yùn)行,提高資源集成效率,實(shí)現(xiàn)崗位離線集中操管和一體扁平化運(yùn)行,煤調(diào)濕、干熄焦等主要裝置實(shí)現(xiàn)智能化控制。120萬(wàn)噸焦化廠定員由原設(shè)計(jì)的430人減少到 276人,甚至200人以下。且運(yùn)行穩(wěn)定,成品率、作業(yè)率及系統(tǒng)安全性明顯提高。
6.開(kāi)發(fā)適應(yīng)焦化工藝及環(huán)境的新材料
將不銹鋼復(fù)合板用于脫硫塔、蒸氨塔、蒸苯塔等,運(yùn)行成本低,耐腐蝕,設(shè)備作業(yè)串高。
7.結(jié)束語(yǔ)
【關(guān)鍵詞】高效填料塔;成套分離工程;發(fā)展趨勢(shì);應(yīng)用情況
相比較而言,以往工業(yè)中采用的都是傳統(tǒng)的板式塔,新興起來(lái)的填料塔不僅具有強(qiáng)大的生產(chǎn)能力且分離的效率也比較高,其自身的壓降小、操作彈性大、持液量小等優(yōu)勢(shì),使得它在工業(yè)發(fā)展中得到了普遍的推廣和使用,尤其是進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái),國(guó)內(nèi)對(duì)新型填料以及塔內(nèi)件等方面的開(kāi)發(fā)與研究的理論知識(shí)和基本功能研究的比較深入。因此,填料塔的實(shí)際效力有了很大的進(jìn)展,在化學(xué)工作中也得到了很好的應(yīng)用。
1 總體方案
1.1 背景簡(jiǎn)介
在一個(gè)分離工程的項(xiàng)目確定其總體的方案之前,首要任務(wù)就是先明確一下它自身的背景,這些背景知識(shí)不僅包括原料的組成結(jié)構(gòu)、物理熱力學(xué)的性質(zhì),同時(shí)還包括原裝置的情況以及同行業(yè)在國(guó)內(nèi)外技術(shù)上的各自路線等。通常情況下,獲知背景知識(shí)的渠道是進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)獲或者國(guó)內(nèi)外技術(shù)資源的研究和探討,在十分有必要的情況下,可以對(duì)一些體系進(jìn)行中小型基本的試驗(yàn)或者剖析原因的試驗(yàn)。
1.2 工程自身的特色
眾所周知,在國(guó)內(nèi),無(wú)論是建造新塔還是維修改造舊塔,他們都有各自的重難點(diǎn),但是絕大多數(shù)的工程都是致力于同一目標(biāo)的,也就是不斷提高產(chǎn)品的純度和精度,適當(dāng)?shù)募哟筇幚砹恳约巴ㄟ^(guò)節(jié)能減排、維護(hù)設(shè)備安全等手段,實(shí)現(xiàn)降低塔的高度及其自身直徑的增加等目標(biāo)。而應(yīng)用高效填料塔技術(shù)的時(shí)候,一定不能只是單一的關(guān)注是否完成普遍工程的目標(biāo),還必須充分考慮到物系自身的特殊性。舉例來(lái)說(shuō),混合硝基甲苯是極容易發(fā)生爆炸的一種原料,如何控制塔釜二硝含量指標(biāo);又如氨基乙酸后游母液和甲醇回收體系的氯乙酸結(jié)合之后,就會(huì)出現(xiàn)腐蝕的情況;DMF常壓精餾屬于一種高耗能的現(xiàn)象;一般的化肥廠都是利用硫塔的結(jié)晶結(jié)焦現(xiàn)象都屬于工程的特殊性。另外,低溫環(huán)境下空氣分離體系在上塔中負(fù)荷的大幅度變化,也歸類(lèi)于特殊工程。特殊的工程自安然會(huì)帶來(lái)特殊的問(wèn)題,因此,在實(shí)際的應(yīng)用中,我們一定要先發(fā)現(xiàn)這些疑難問(wèn)題,然后采取必要的措施加以解決,這樣一來(lái),才能形成一種獨(dú)特的技術(shù)形式。這種技術(shù)特色,既可以保證整個(gè)工程的順利進(jìn)行,又始終貫穿于模擬計(jì)算、安裝開(kāi)車(chē)的過(guò)程之中,在流程、設(shè)備的設(shè)計(jì)方面,也會(huì)涉及到這種技術(shù)特色。
1.3 確定塔形的標(biāo)準(zhǔn)
一般情況下,塔器包括兩種,即:板式塔和填料塔。要完成一個(gè)分離任務(wù),必須要在充分掌握了背景環(huán)境及知識(shí)的情況下,從定性、定量?jī)煞矫娲_定塔形。相比較而言,傳統(tǒng)的板式塔結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,也有著很強(qiáng)的適應(yīng)能力,并且容易放大,其自身的造價(jià)也比較廉價(jià),但是,這種板式塔的缺點(diǎn)也是比較多的,包括效率不高、壓降過(guò)大、持液量大等;而填料塔,每米相當(dāng)7層以上理論塔板,不僅效率比較高、壓降比較小、他自身的通容量也是很大的,除此之外,它的持液量非常小,操作起來(lái)比較便利,然而,成本投入高、對(duì)液體初始分布敏感等缺陷,又讓填料塔利用的并不廣泛,尤其是對(duì)一定填料高度配設(shè)液體分布器裝置,所以,填料塔的中、高壓上面的操作又顯得傳質(zhì)性能很差。在實(shí)際的工程之中,針對(duì)液體與氣體分布不良引起的效率低下的問(wèn)題,填料塔比板式塔更加有難度。所以在確定塔形的時(shí)候,有必要考慮一些其他的影響因素。
2 填料塔的工藝研究
2.1 對(duì)工藝流程的不斷完善
一般情況下,高效填料塔技術(shù)比較適用于一些工業(yè)物系的分離作業(yè),盡管設(shè)計(jì)這種技術(shù)的重點(diǎn)和核心內(nèi)容是塔體和塔內(nèi)件,但是與這種設(shè)計(jì)相匹配的外部工藝和換熱系統(tǒng)等方面的具體工程特殊性質(zhì)也應(yīng)該有所完善。比如,DMF回收裝置的擴(kuò)產(chǎn)改造項(xiàng)目,它的基本要求就是在原有的常壓塔塔頂上進(jìn)行蒸汽,從工藝上進(jìn)行改進(jìn)的時(shí)候可以在常壓塔和新增加的減壓塔之間運(yùn)用雙效蒸餾技術(shù),以此達(dá)到節(jié)約資源、提高產(chǎn)量的目的;在氨基乙酸后游母液甲醇的回收作業(yè)中,鑒于設(shè)備會(huì)嚴(yán)重的受到物料的腐蝕。因此,可以將原有的加熱方式進(jìn)行改變;硝基氯苯酚分離的實(shí)驗(yàn)中,原來(lái)采用的是“多塔精餾、兩頭結(jié)晶”的工藝,經(jīng)過(guò)改革后,現(xiàn)在采用的是“單塔精餾、一頭結(jié)晶”的工藝,同時(shí)還可以利用蒸餾方式對(duì)富間硝基氯苯母液進(jìn)行分離,幾乎可以得到99%的硝基氯苯,不僅產(chǎn)品的質(zhì)量有了更大的提高,所帶來(lái)的節(jié)能減耗的技術(shù)效果也是值得借鑒的。高真空下采用高效絲網(wǎng)填料多塔組合應(yīng)用于鄰二甲苯混硝物連續(xù)分離出高純3,4-二甲基硝苯;混硝基甲苯連續(xù)分離間、對(duì)、鄰硝基甲苯等,既節(jié)能又能產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。
2.2 復(fù)合分離技術(shù)的優(yōu)化
每個(gè)分離過(guò)程都有自身的優(yōu)缺點(diǎn)可言,通過(guò)綜合分析和研究這些優(yōu)缺點(diǎn),就必須站在工藝流程的角度上,保持連續(xù)性、熱效低的蒸餾作業(yè),并且要與高熱效的吸附、膜分離等進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合,繼而形成一項(xiàng)新型、高效的節(jié)能技術(shù),也就是復(fù)合分離技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)適用于那些很難分離開(kāi)來(lái)的物系,例如,生產(chǎn)作為燃料所需的乙醇,從布滿二氧化碳的氣田中分離出來(lái)微量的烴生產(chǎn)食品級(jí)的二氧化碳含。固體微量低沸點(diǎn)溶劑可采用組合蒸餾回收,流程如下圖:
2.3 集散控制系統(tǒng)配置
在實(shí)際的工程中,要想不斷的提高填料塔裝置的自動(dòng)化控制程度,主要途徑之一就是從工藝操作等方面實(shí)現(xiàn)高效填料塔技術(shù)的優(yōu)越性,并最大限度的開(kāi)發(fā)和拓展這種技術(shù)。例如,對(duì)這個(gè)系統(tǒng)起著操控作用的裝置是集散控制系統(tǒng),這種系統(tǒng)可以全程跟蹤、記錄動(dòng)態(tài)畫(huà)面的全部過(guò)程,并自動(dòng)進(jìn)行抄表的作業(yè)。
【關(guān)鍵詞】頁(yè)巖氣壓裂;返排廢水;處理方法
中圖分類(lèi)號(hào):X703文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、前言
頁(yè)巖氣壓裂返排廢水處理方法是隨著科技水平不斷發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)。經(jīng)過(guò)幾十年的迅速發(fā)展,目前頁(yè)巖氣壓裂返排廢水處理方法已廣泛應(yīng)用于的比較廣泛,成為一門(mén)實(shí)用的技術(shù)。
二、壓裂的技術(shù)特點(diǎn)
1、快速可鉆式橋塞
復(fù)合式快速可鉆式橋塞是一種用于暫時(shí)隔離多層垂直或水平井段的橋塞具有多種芯軸配置:投球式,盲堵式,單向閥式,單向閥+降解球式,該橋塞使用復(fù)合材料制作,可以快速容易的磨銑并返排至井口。實(shí)心橋塞能完全分隔井筒,完成坐封后不用投球即可進(jìn)行壓裂;空心橋塞是在橋塞中間具有流通通道,完成坐封后,橋塞上下連通,壓裂時(shí)需要投球以分隔上下層段??招膲毫褬蛉膬?yōu)勢(shì)是在滿足壓裂施工的同時(shí)可以在橋塞鉆磨或是沖砂作業(yè)時(shí)利用部分地層能量將井內(nèi)雜物帶出井筒,增強(qiáng)上返能力。
2、大型滑溜水壓裂技術(shù)
該技術(shù)的特點(diǎn)是大排量、大液量、大砂量、小粒徑、低砂比。主要施工參數(shù)為:排量10m3/min以上,每段壓裂液量1000一1500m3,每段支撐劑量100一200t,支撐劑以40/70目為主,平均砂比3%一5%。施工步驟為:第一段采用油管或連續(xù)油管傳輸射孔,提出射孔槍?zhuān)粡沫h(huán)空進(jìn)行第一段壓裂;凝膠沖洗井筒;用液體泵送電纜+射孔槍+橋塞工具入井;電引爆座封橋塞,射孔槍與橋塞分離,試壓(約過(guò)射孔段25m);拖動(dòng)電纜帶射孔槍至射孔段,射孔,拖出電纜;壓裂第二層,重復(fù)步驟4~7,實(shí)現(xiàn)多層分段壓裂。
三、頁(yè)巖氣壓裂液體系
頁(yè)巖氣與常規(guī)天然氣的儲(chǔ)層特點(diǎn)不同,其使用的壓裂液也有很大差異。目前所采用的頁(yè)巖氣壓裂液有滑溜水、線性膠、交聯(lián)液和泡沫等,而滑溜水和復(fù)合壓裂液是目前主要應(yīng)用的壓裂液體系。
1、滑溜水壓裂液
主要是針對(duì)頁(yè)巖氣藏改造發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù),適用于無(wú)水敏、儲(chǔ)層天然裂縫較發(fā)育、脆性較高的地層。其主要特點(diǎn)為: 適用于天然裂縫性地層; 能提高形成剪切縫和網(wǎng)狀縫的概率;降阻稠化劑使用量少、對(duì)地層傷害小、支撐劑用量少和成本低( 在相同作業(yè)規(guī)模下,滑溜水壓裂比常規(guī)凍膠壓裂的成本低。
2、復(fù)合壓裂液
又稱(chēng)混合壓裂液,主要是針對(duì)黏土含量高、塑性較強(qiáng)的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層。復(fù)合壓裂液的注入既可保證形成一定的縫寬,又保證具有一定的攜砂能力。注入復(fù)合壓裂液的順序通常為: 前置液滑溜水與凍膠交替注入,支撐劑先為小粒徑,后為中粒徑,低黏度活性水?dāng)y砂在凍膠液中發(fā)生黏滯指進(jìn)現(xiàn)象,從而減緩支撐劑沉降,確保裂縫的導(dǎo)流能力。
頁(yè)巖氣壓裂液的組成一般包括99.5%的水、少量小顆粒砂子支撐劑和一些化學(xué)添加劑( 包括酸、降阻劑、表面活性劑、交聯(lián)劑、防垢劑、TD 值調(diào)節(jié)劑、除氧劑、破乳劑、膠凝劑、鐵控制劑、防腐劑、黏土穩(wěn)定劑和抗菌劑等)。壓裂液的成分和比例及其與地層的配伍性對(duì)壓裂效果都很重要。北美地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)表明,脆性頁(yè)巖如 B?LKN77 頁(yè)巖選用滑溜水作壓裂液,相應(yīng)支撐劑濃度要低; 而塑性頁(yè)巖宜選擇凝膠型壓裂液,相應(yīng)支撐劑濃度要高。隨著頁(yè)巖塑性的增加和地層滲透率的提高,壓裂液的選擇次序依次為滑溜水、混合壓裂液、線性凝膠、泡沫、交聯(lián)泡沫、交聯(lián)凝膠等。
四、頁(yè)巖氣壓裂返排廢水處理方法
1、IM、R蒸餾技術(shù)
MVR(Mechan1ca1VaPorRecompression)是指機(jī)械式蒸汽再壓縮,該技術(shù)是重新利用自己產(chǎn)生的二次蒸汽能量,從而減少對(duì)外界能源需求的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)。MVR蒸餾由蒸發(fā)器、換熱器、壓縮機(jī)及離心機(jī)等部件構(gòu)成,主要去除壓裂返排液中的重金屬離子,從而降低總礦化度。具體工作原理是利用從蒸發(fā)器蒸發(fā)出來(lái)的二次蒸汽,經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮,壓力和溫度得到升高,同時(shí)熱焙增加。然后送到蒸發(fā)器的加熱室作為加熱蒸汽的熱源使用,使液體維持沸騰狀態(tài),而壓縮后的蒸汽將被冷凝成蒸餾水。這樣原先要被廢棄的蒸汽得到了充分的利用,回收了潛熱,提高了熱利用效率。
MVR蒸餾技術(shù)相比傳統(tǒng)蒸餾技術(shù),在能源節(jié)約上的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在:蒸汽被加熱室利用一次后,產(chǎn)生的二次蒸汽中蘊(yùn)含大部分的低品質(zhì)能量,經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)收集起來(lái),并在花費(fèi)很小電能的基礎(chǔ)上,將這部分二次蒸汽提高為高品質(zhì)能量,送回蒸發(fā)器作為熱源使用,因此可以達(dá)到能量循環(huán)利用的目的。該公司通過(guò)撬裝設(shè)備首先回收蒸發(fā)或濃縮過(guò)程中損失的熱量,然后再將回收的熱量用來(lái)為另外的蒸發(fā)過(guò)程提供燃料,這樣可以提高能源效率。壓裂返排液經(jīng)過(guò)處理后,就能得到純凈的蒸餾水,而留下的是少量濃縮的鹽溶液,其中包含壓裂過(guò)程中的所有污染物和殘留物。
2、電絮凝技術(shù)
電絮凝技術(shù)是利用電能的作用,在反應(yīng)過(guò)程中同時(shí)具有電凝聚、電氣浮和電化學(xué)的協(xié)同作用,由電源、電絮凝反應(yīng)器、過(guò)濾器等部件構(gòu)成,主要去除壓裂返排液中的懸浮物和重金屬離子。
具體工作原理是首先在電源的作用下,利用鐵板或鋁板作為電絮凝反應(yīng)器的陽(yáng)極,經(jīng)過(guò)電解后陽(yáng)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)而產(chǎn)生鐵、鋁等離子。然后經(jīng)過(guò)一系列水解、聚合及亞鐵的氧化反應(yīng)生成各種絮凝劑,如輕基絡(luò)合物、多核輕基絡(luò)合物以及氫氧化物,使污水中的膠體污染物、懸浮物在絮凝劑的作用下失去穩(wěn)定性。最后脫穩(wěn)后污染物與絮凝劑之間發(fā)生互相碰撞,生成肉眼可見(jiàn)的大絮體,從而達(dá)到分離。
3、臭氧催化氧化技術(shù)
臭氧催化氧化技術(shù)是利用臭氧與活性炭聯(lián)用的處理技術(shù),由催化反應(yīng)器、空氣氣源處理系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、臭氧發(fā)生器等部件組成,主要用來(lái)去除壓裂返排液中的難降解有機(jī)物和細(xì)菌。傳統(tǒng)的臭氧氧化技術(shù)是利用臭氧超強(qiáng)的氧化能力,打斷各種難降解有機(jī)物的碳鏈結(jié)合鍵,使其快速氧化,合成為新的化合物。但是傳統(tǒng)的臭氧氧化技術(shù)在應(yīng)用范圍上有一定的局限性,在處理過(guò)程中,臭氧對(duì)污染物的去除表現(xiàn)出選擇性,將優(yōu)先與反應(yīng)速率快的污染物進(jìn)行反應(yīng)而將其去除,從而使反應(yīng)速率低的污染物不能被去除。但是輕基卻可以避免此問(wèn)題,因此臭氧要與其他氧化技術(shù)組成催化氧化體系,其中臭氧與活性炭就是典型的聯(lián)用技術(shù)。該技術(shù)采用活性炭表面附載納米MnOZ金屬氧化物作為催化劑,以提高其催化活性。
4、化學(xué)處理
化學(xué)處理主要采用添加化學(xué)藥劑來(lái)降低壓裂返排液的處理難度,屬于工藝流程中的預(yù)處理。其中,添加的化學(xué)藥劑包括絮凝劑、助凝劑及氧化劑。
(一)、絮凝劑
選擇不同的無(wú)機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、和ALCI進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),以懸浮物去除率和COD去除率作為衡量標(biāo)準(zhǔn),分析常溫下不同絮凝劑處理壓裂返排液的投加量,同時(shí)結(jié)合絮凝反應(yīng)時(shí)間、絮體體積和沉降性能等因素綜合評(píng)價(jià) 3 種絮凝劑的處理效果,從而選擇最佳的絮凝劑。
(二)、助凝劑
在確定PAC絮凝劑投加濃度的情況下,通過(guò)改變助凝劑活化硅酸的投加濃度,分析壓裂返排液COD的去除率。
(三)、氧化劑
壓裂返排液通常具有異味及色度,感官效果較差,通過(guò)加入氧化劑可以提高處理效果,同時(shí)降低COD。常用氧化劑包括次氯酸鈉、雙氧水、二氧化氯及高錳酸鉀,綜合考慮氧化劑的氧化性能和藥劑成本,本次工藝流程試驗(yàn)選取次氯酸鈉為氧化劑。
五、結(jié)束語(yǔ)
頁(yè)巖氣壓裂返排廢水處理方法在各個(gè)領(lǐng)域中有廣泛應(yīng)用,隨著科學(xué)的進(jìn)步,頁(yè)巖氣壓裂返排廢水處理方法會(huì)越來(lái)越先進(jìn),其所發(fā)揮的作用也會(huì)越來(lái)越大。
參考文獻(xiàn)
[1]衛(wèi)秀芬 壓裂酸化措施返排液處理技術(shù)方法探討田油田化學(xué),2007
石油價(jià)格的不斷上漲和日本福島核危機(jī)的爆發(fā),使人們的目光再一次聚焦到能源問(wèn)題上。地球上資源有限,解決能源問(wèn)題更應(yīng)該從節(jié)約用能方面著手,只有改變?nèi)藗兊挠媚苡^念,才能從根本上解決能源問(wèn)題。與世界先進(jìn)水平相比,我國(guó)能源利用率低,單位產(chǎn)值耗能是發(fā)達(dá)國(guó)家2倍以上;工業(yè)用水重復(fù)利用率約為52%,遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家80%的水平[1]。能源事關(guān)經(jīng)濟(jì)安全和國(guó)家安全,我國(guó)應(yīng)走出一條中國(guó)特色新型能源發(fā)展道路,努力建設(shè)一個(gè)利用效率高、技術(shù)水平先進(jìn)、污染排放低、生態(tài)環(huán)境影響小的能源生產(chǎn)消費(fèi)體系[2]。蒸汽是一種用途極為廣泛的能源,與人們的生產(chǎn)生活密不可分。鍋爐產(chǎn)生的高溫蒸汽在各用汽設(shè)備中釋放汽化潛熱后形成冷凝水,冷凝水具有的熱量可達(dá)蒸汽全部熱量的20%~30%,壓力、溫度越高,冷凝水所含的熱量就越多。而且冷凝水經(jīng)過(guò)軟化處理,水品質(zhì)高,可直接作為鍋爐給水使用,能降低蒸汽生產(chǎn)成本,提高鍋爐效率(一般每提高鍋爐給水7℃,鍋爐效率可提高1%),是鍋爐節(jié)能節(jié)水的有效措施。但在實(shí)際操作中,冷凝水往往被直接排掉,若能把冷凝水中的余熱回收并加以利用,將顯著提高整個(gè)熱力系統(tǒng)的效率,具有很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,值得全社會(huì)深入研究。
2、冷凝水回收系統(tǒng)特點(diǎn)
通常,冷凝水回收系統(tǒng)可分為開(kāi)式回收系統(tǒng)和閉式回收系統(tǒng)兩種。開(kāi)式回收系統(tǒng)只能利用80℃以下的熱水,而閉式回收系統(tǒng)則可回收100℃以上的飽和水[3]。
2.1 開(kāi)式回收系統(tǒng)
開(kāi)式回收系統(tǒng)是使用較久的一種蒸汽冷凝水回收方式,它是把冷凝水回收到鍋爐的給水罐中,在回收和利用過(guò)程中,回收管路一端向大氣敞開(kāi)的,通常是冷凝水集水箱敞開(kāi)于大氣。當(dāng)冷凝水的壓力較低,靠自壓不能到達(dá)再利用場(chǎng)所時(shí),可利用泵對(duì)冷凝水進(jìn)行壓送。開(kāi)式回收系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,初始投資小。
但是系統(tǒng)占地面積大,經(jīng)濟(jì)效益較差,對(duì)環(huán)境污染較大,而且冷凝水直接與大氣接觸,水中的溶氧濃度較高,容易產(chǎn)生設(shè)備腐蝕。在蒸汽供應(yīng)量較少,冷凝水量較少,二次蒸汽量較少的情況下,使用開(kāi)式系統(tǒng)比較適合。使用該系統(tǒng)時(shí),應(yīng)盡量減少二次蒸汽的排放量,從而減少熱量、工質(zhì)的損失和避免熱污染。
2.2 閉式回收系統(tǒng)
閉式回收系統(tǒng)是冷凝水回收利用的另一種方式,一般由回收管網(wǎng)和回收裝置兩部分組成。系統(tǒng)帶壓運(yùn)行,冷凝水始終不與大氣接觸。通過(guò)回收裝置使冷凝水在鍋爐和用汽設(shè)備之間形成封閉式循環(huán),即蒸汽經(jīng)過(guò)用汽設(shè)備后產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)入回收裝置并用泵直接送入鍋爐系統(tǒng)。凝結(jié)水的回收溫度僅喪失在管網(wǎng)降溫部分。與開(kāi)式回收系統(tǒng)相比,閉式回收系統(tǒng)主要有以下優(yōu)點(diǎn)[4]:
(1)回收冷凝水溫度接近用汽設(shè)備排放壓力下的飽和溫度,并直接送到鍋爐汽包或除氧器,提高了鍋爐給水溫度;
(2)差壓回水的閃蒸汽全部用于熱力除氧器或加熱軟水箱,節(jié)省熱力除氧的蒸汽使用;
(3)回收的冷凝水不與大氣接觸,冷凝水幾乎是純凈的蒸餾水,而且閉式運(yùn)行還能穩(wěn)定鍋爐的用汽負(fù)荷。
(4)減少蒸汽冷凝水的跑、冒、滴、漏,減少了工廠熱污染。冷凝水循環(huán)使用,節(jié)省大量軟水及水處理費(fèi)用,同時(shí)也減少鍋爐排污次數(shù)。
(5)回收系統(tǒng)密閉式全自動(dòng)運(yùn)行,占地面積小。
3、閉式回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)
與開(kāi)式回收系統(tǒng)相比,閉式回收系統(tǒng)具有更好的節(jié)能效果,值得推廣使用。在對(duì)原有開(kāi)式回收系統(tǒng)改為閉式回收系統(tǒng)或進(jìn)行新的閉式回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),要注意系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和水泵汽蝕問(wèn)題。
3.1 設(shè)計(jì)原則
(1)準(zhǔn)確計(jì)算冷凝水回收量和壓力:
(2)對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行詳細(xì)水力計(jì)算,注意排水排氣,防止水擊。根據(jù)具體情況分別按汽液兩相和液體計(jì)算以確定管網(wǎng)壓力和管徑,以此選擇合適的水泵和疏水閥。在泵和用熱設(shè)備之間的冷凝水母管不能選型過(guò)小,以免疏水閥不能正常工作。
3.2 水泵汽蝕解決方法
水泵在輸送高溫水時(shí),常常遇到汽蝕這一問(wèn)題而無(wú)法正常工作,隨著回收技術(shù)的進(jìn)步和回收設(shè)備的改善,汽蝕問(wèn)題主要有以下幾種解決方案:
(1)提高泵的灌注高度;
(2)把冷凝水降溫為相應(yīng)飽和壓力下的過(guò)冷水;
(3)加防汽蝕裝置。
方案(1)受現(xiàn)場(chǎng)位置和設(shè)備背壓的影響,操作起來(lái)不方便,方案(2)降低了冷凝水的溫度,不能充分回收冷凝水中的熱量,達(dá)不到最佳的節(jié)能效果。方案(3)簡(jiǎn)單可行,是常用的防汽蝕辦法。防汽蝕裝置是采用噴射增壓原理,以泵出口的少量高溫、高壓水作為工作水流,通過(guò)液-液噴射器與作為引射流的高溫冷凝水進(jìn)行充分的能量交換,使回收來(lái)的飽和狀態(tài)的冷凝水變成過(guò)冷狀態(tài),從而巧妙地解決了離心泵汽蝕問(wèn)題。
4、節(jié)能改造
4.1 系統(tǒng)存在問(wèn)題
某卷煙廠使用的是油氣兩用鍋爐,額定蒸發(fā)量10t/h,工作壓力1.0MPa,蒸汽主要用在生產(chǎn)工藝、車(chē)間溫濕度調(diào)節(jié)和除異味系統(tǒng)。冷凝水回收采用開(kāi)式系統(tǒng),其中空調(diào)用汽(占總用汽量的11%)的冷凝水不設(shè)回收,但系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中,存在以下問(wèn)題:
(1)二次閃蒸汽損失大。高溫高壓的飽和冷凝水進(jìn)入回收水箱后,因壓力下降而產(chǎn)生大量二次閃蒸汽排出,既影響美觀又造成巨大的熱量損失;
(2)因二次閃蒸汽使熱力站長(zhǎng)期處于高溫高濕的環(huán)境中,導(dǎo)致設(shè)備工作環(huán)境惡化,影響回收系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)行;
(3)水泵存在汽蝕現(xiàn)象,影響其工作效率和輸水揚(yáng)程。處于汽蝕狀態(tài)下運(yùn)行的水泵使用壽命大大降低。
4.2 改造方案
(1)在原開(kāi)式回收系統(tǒng)排汽端加裝軟水霧化噴淋裝置,利用二次蒸汽熱能加熱軟化處理過(guò)的低溫水,再將高溫?zé)崴盟椭铃仩t除氧器,并加裝防汽蝕裝置和噴淋監(jiān)控裝置;
(2)噴淋系統(tǒng)采用水泵增壓,水泵采用變頻控制,結(jié)合給水水管的閥門(mén)開(kāi)度,控制噴淋流量及噴水霧化壓力。
(3)采取電液感應(yīng)開(kāi)關(guān)來(lái)控制水泵電機(jī)的起停,當(dāng)集水罐到達(dá)水位上限值時(shí),電機(jī)開(kāi)始工作,當(dāng)集水罐的水下降到下限水位時(shí)電機(jī)停止工作;
(4)控制回路采用 PLC控制,在鍋爐房保留手動(dòng)控制功能。將冷凝水的溫度、壓力信號(hào)等及報(bào)警輸送到控制室,實(shí)現(xiàn)多狀態(tài)值守,自動(dòng)運(yùn)行。
4.3 預(yù)期節(jié)能效益分析
根據(jù)動(dòng)力能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),原開(kāi)式系統(tǒng)冷凝水熱能回收值為918KJ/萬(wàn)支,改造后冷凝水熱能回收值為2573KJ/萬(wàn)支,全年可增加回收熱能約為2.24×109KJ;標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣的發(fā)熱量為8500 kcal/m3(35700kJ/m3),即年節(jié)約天然氣V=Q/β=2.24×109÷35530=63045m3;天然氣價(jià)為5.4元/m3,年節(jié)約天然氣費(fèi)用M=V*5.4=63045×5.4=340445元,即年節(jié)約能耗費(fèi)用約34萬(wàn)元。
5、結(jié)語(yǔ)
隨著能源的短缺和價(jià)格的日益上漲,節(jié)能工作變得越來(lái)越重要。蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)中冷凝水含豐富的余熱,節(jié)能潛力巨大,應(yīng)該把冷凝水回收作為一項(xiàng)重要的節(jié)能措施在全社會(huì)大力推廣,充分發(fā)揮冷凝水回收的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
[1]劉正齋.密閉式冷凝水回收技術(shù)的應(yīng)用研究[D].大連:大連理工大學(xué),2006.
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[3]劉軍.幾種蒸汽凝結(jié)水回收方法[J].山西能源與節(jié)能,2001,(3):31-32.
關(guān)鍵詞:變頻;能耗;效果;選型
中圖分類(lèi)號(hào):TE624 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1 常減壓裝置變頻技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
常減壓裝置受限于原油供應(yīng)日益緊張和原油劣質(zhì)化,生產(chǎn)調(diào)節(jié)頻繁,流量波動(dòng)較大,處理量受限于下游裝置,造成常減壓蒸餾裝置處理量波動(dòng)大,也造成各側(cè)線流量變化大。使得裝置的機(jī)泵經(jīng)常處低負(fù)荷的情況。在常減壓裝置上應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)是在2010年的加熱爐改造中,爐子的鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)利用了變頻技術(shù),其余大部分都是傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法, 調(diào)節(jié)進(jìn)出口管路的閥門(mén),應(yīng)用旁路調(diào)節(jié),或采用壓低流量來(lái)調(diào)節(jié)。導(dǎo)致節(jié)流損失大,設(shè)備效率降低,屬于高耗能調(diào)節(jié)方法。
1.1能耗分析。根據(jù)基準(zhǔn)能耗的標(biāo)準(zhǔn),每套裝置都可以分為固定能耗+隨加工量變化的能耗,可是每套裝置的基準(zhǔn)能耗計(jì)算都不一樣,因此本文只以能耗負(fù)荷變化為主,以常減壓250萬(wàn)噸/年為滿負(fù)荷,計(jì)算出能耗與負(fù)荷之間的相應(yīng)變化即可,2012年能耗(根據(jù)2013技術(shù)達(dá)標(biāo)報(bào)告數(shù)據(jù)表1)計(jì)算為:20.2×103×0.01×3684+20.2×103×0.08×7.12+20.2×103×0.23×4.19+20.2×103×0.03×96.3+20.2×103x2.45×10.89+20.2×103×9.61×41.868
=122512MJ,也就是470.8387 MJ/噸。
我廠常減壓車(chē)間其加工設(shè)計(jì)加工量為250萬(wàn)噸/年,現(xiàn)我以2012年滿負(fù)荷運(yùn)行為標(biāo)準(zhǔn),固定能耗(其中固定能耗包括設(shè)備、管線等散熱損失,用電等設(shè)備的轉(zhuǎn)換損失,儀表風(fēng)消耗量等。這個(gè)數(shù)值并不隨加工量大小而改變多少,甚至機(jī)泵損失還增加。)取通常計(jì)算用的25%為基準(zhǔn),以470.8387 MJ/噸為滿負(fù)荷.
隨著加工量的減小,不滿足設(shè)計(jì)要求,其噸油能耗相對(duì)百分?jǐn)?shù)是增加的。從2012年開(kāi)始,常減壓裝置處理量逐年遞減,但能耗卻沒(méi)有降低。
1.2 生產(chǎn)操作分析。常減壓裝置,塔及機(jī)泵等設(shè)備設(shè)計(jì)較大,低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)由于塔內(nèi)汽液相負(fù)荷過(guò)低,內(nèi)回流量小,易造成干板現(xiàn)象,以及隨著原油性質(zhì)逐漸劣質(zhì)化,決定了部分產(chǎn)品收率低,側(cè)線油量少,加上機(jī)泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程高、流量大,易造成機(jī)泵抽空或弊壓現(xiàn)象,損壞機(jī)泵,同時(shí)由于產(chǎn)品流量的不穩(wěn)定造成換熱器等設(shè)備溫差發(fā)生變化,常常造成換熱器浮頭,管線法蘭發(fā)生泄漏等問(wèn)題。大馬拉小車(chē)導(dǎo)致加工成本增加。 低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)使裝置的能耗上升,可以歸納為以下6種原因.
① 換熱器在降低流速后結(jié)垢速率增加。② 分餾塔盤(pán)在較低的氣速下易漏液,從而降低塔板效率。③ 當(dāng)處理量下降時(shí),加熱爐供風(fēng)量沒(méi)有變化,造成過(guò)??諝饬可仙"?電動(dòng)泵的效率離開(kāi)最佳點(diǎn),造成效率下降。⑤ 散熱損失在一定時(shí)候是固定的,并不因處理量減少而減小。⑥ 加熱爐降低熱負(fù)荷時(shí),冷空氣漏入量并不因此而降低,致使效率下降。
因此如何適應(yīng)處理量變化而造成的能量損失,就顯得非常有必要。而變頻調(diào)速就是其中的一項(xiàng)選擇,也是提高常減壓技術(shù)含量和節(jié)能減耗的有效手段。
2 變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
2.1 在生產(chǎn)中,許多設(shè)備的能耗都與機(jī)組的轉(zhuǎn)速有關(guān),
根據(jù)公式:Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2)2 P1/P2=(n1/n2)3知道:電機(jī)調(diào)速運(yùn)行,需要的流量減少時(shí),電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)降低,消耗的能量將會(huì)明顯減少。
2.2 變頻調(diào)速技術(shù)可靠,可廣泛用于煉油企業(yè)中的風(fēng)機(jī)、水泵、油泵等異步電機(jī)上,節(jié)電效果明顯,一般節(jié)電在30%以上。
2.3 采用變頻調(diào)速器帶動(dòng)異步電機(jī)的調(diào)速方式,可以實(shí)現(xiàn)從零轉(zhuǎn)數(shù)到任意轉(zhuǎn)數(shù)的平滑啟動(dòng),電流小,升速快,沒(méi)有啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流。而且保護(hù)功能完善,操作方便、準(zhǔn)確,調(diào)節(jié)精度高。
2.4可延長(zhǎng)機(jī)泵的使用壽命。由于電機(jī)長(zhǎng)期在低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運(yùn)行,電機(jī)及風(fēng)機(jī)的軸承不易損壞,電機(jī)發(fā)熱量也減少了。停機(jī)時(shí)間減少,節(jié)約了大量維修費(fèi)用。
3 常減壓裝置適用選型和效益估算
根據(jù)變頻的應(yīng)用效果及油泵的運(yùn)行現(xiàn)狀,可以首先選擇常減壓裝置的一、二中段回流油泵、常頂及一、二、三線泵,減一線泵安裝變頻器??刂撇捎瞄]環(huán)、調(diào)節(jié)閥控制可以互相切換的方案。
我廠常減壓裝置,主要機(jī)泵的能力可以達(dá)到每年加工原油250×104 t。而實(shí)際生產(chǎn)中,每年的實(shí)際加工量為(200~250)×104t。泵的功率消耗較大,去年電單耗為2.11 Kg標(biāo)油/噸。實(shí)物量1.67×107―1.94 ×107千瓦時(shí), 如果采用變頻調(diào)速,單從節(jié)電量來(lái)說(shuō),每減少耗電量1%,則折合人民幣: 1.94×107×0.01×0.42=81480元,因此利用變頻調(diào)速,為常減壓節(jié)能降耗是具有較大的潛力。
4 變頻選型注意的問(wèn)題
變頻器雖然有許多優(yōu)點(diǎn),但是,在使用過(guò)程中,尚需注意下列問(wèn)題
4.1選用變頻器時(shí)一定要滿足工藝要求,對(duì)負(fù)荷較高且運(yùn)行情況變化不頻繁的機(jī)泵不易采用變頻器。
4.2電機(jī)匹配的變頻器功率一般要選定等于或高于電機(jī)功率(額定電流),選型要選用等級(jí)較高的,且能滿足裝置與儀表配套的變頻器。
4.3用在變化較明顯,需要對(duì)液位的調(diào)整有要求的地方,通過(guò)控制液面,改變機(jī)泵轉(zhuǎn)速,進(jìn)而調(diào)節(jié)流量。使用效果較好,穩(wěn)定性好。
結(jié)語(yǔ)
在變頻技術(shù)的實(shí)踐上遼石化、大慶石化都采用了不少變頻技術(shù),一方面降低系統(tǒng)操作壓力。另一方面節(jié)能效果也非常明顯。而大慶石化將變頻技術(shù)與DCS對(duì)接,完成系統(tǒng)控制,平穩(wěn)降低了換熱器壓力變化,減少了換熱器泄露。而我廠常減壓機(jī)泵對(duì)變頻調(diào)速的應(yīng)用,在操作平穩(wěn)和節(jié)能降耗上會(huì)有更好的前景,對(duì)我廠的技術(shù)革新和變頻技術(shù)的掌握和推廣應(yīng)用也具有重大意義。
參考文獻(xiàn)