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工學畢業論文：大聚丙烯裝置蒸汽凝結水的現狀及改造建議
關鍵詞：聚丙烯 蒸汽凝結水 改造建議
摘要：為了更好地利用好蒸汽凝結水，避免造成一定程度的浪費，達到節能減排的目的，論文分析了大聚丙烯裝置蒸汽凝結水的現狀，提出蒸汽凝結水改造的建議。
前言
化工廠大聚丙烯裝置生產使用蒸汽由總廠動力廠供給，1.0MPa中壓蒸汽經減壓至0.4MPa@150℃的低壓蒸汽。蒸汽連續加熱設備有8臺，連續加熱夾套有三處，伴熱蒸汽管線（含儀表伴熱）127條，蒸汽消耗量為2.6～3.5t/h。
本裝置的蒸汽凝結水采用了開式加壓回收方式。蒸汽輸送管線和蒸汽加熱設備在凝結水出口安裝疏水閥排水阻汽，是最簡單最有效的節能方式。由于工作原理和各廠家制造工藝的不同，使疏水閥的質量參差不齊，使用壽命長短不一，加上維護檢修不及時，疏水閥的排水阻汽功能得不到有效發揮，使蒸汽出現一定的損耗，并伴隨一定程度的水擊；同時，蒸汽凝結水沒有很好的利用，造成一定程度的浪費。我們結合本裝置的實際情況，以及Armstrong公司生產的疏水閥的工作原理及性能的了解，提出大聚蒸汽凝結水的改造建議。
1、裝置蒸汽凝結水改造前的狀況
本裝置的蒸汽凝結水采用了開式加壓回收方式,實際情況是:P603至PK501、P603至FIC501、FIC502、P603至大環夾套、P603至擠壓D806這些由于各種工藝原因沒有使用,只有用作給界區蒸汽降溫和自身循環。
本裝置高壓丙烯回收塔T301底部再沸器E303所用熱能在開工初期是直接用蒸汽加熱汽蒸罐D501洗滌塔T501的循環水,然后通過T501循環泵P501輸送至E303,這股蒸汽是由控制閥FIC504控制的,流量為200Kg/h,時間為6小時。生產正常后FIC504關閉,由FIC501、FIC502兩股蒸汽冷凝液提供熱量，而這兩股蒸汽會夾帶大量聚丙烯粉末到T501循環水系統,造成E303結垢,從而影響高壓丙烯的洗滌效果。
CO汽提塔T701塔底再沸器E702直接用蒸汽加熱,凝結水出口沒有安裝蒸汽疏水閥,直接用調節閥FIC711控制。這股蒸汽流量大約為350Kg/h。調節閥都有一定的泄漏量,而且沒有汽水分離功能,從而導致蒸汽進入凝結水系統,產生較大水擊。水擊會嚴重損壞管道彎頭,閥門等管道附件。我裝置蒸汽凝結水線多次穿孔,補焊過5次。
2、蒸汽凝結水節能創效的改造方案
2.1更換疏水閥
根據本裝置的實際情況和Armstrong公司生產的疏水閥的性能，我們同意對原有疏水閥進行更換，使用Armstrong公司生產的疏水閥。
2.2改造方案
經過幾年的摸索和實踐,我們對蒸汽凝結水的改造形成了以下方案：加壓泵P603更換成大流量的水泵,在P603出口新增出口管線兩條,一條提供高壓丙烯回收塔T301底部再沸器E303所需熱能,另一條提供CO汽提塔T701塔底再沸器E702所需熱能，這兩股流量通過控制閥控制，控制閥可利舊。回流線上通入一股蒸汽,用于開工初期,保證開工時E303的熱量需要。這股蒸汽用控制閥控制,控制閥可以利舊,即使用FIC504,正常生產時該閥關閉。
2.3能量核算
2.3.1T301底部再沸器E303能量核算
改造前，T301底部再沸器E303由T501提供的熱水流量為12t/h,入口溫度為74℃,出口溫度為54℃，水的比熱C為1.0KJ/Kg℃。
即E303所需熱量Q1＝熱水流量×水的比熱×溫差＝2.4×105（KJ）
而P603的出口溫度為100℃，即改造后進E303的入口溫度為100℃,此時的焓值是419KJ/Kg；出口溫度為80，此時的焓值為334.91KJ/Kg,根據熱量衡算，P603只需提供的熱水流量L1為：即Q1＝Q2
Q2＝熱水流量(L1)×焓值之差
L1＝Q2/焓值之差＝Q1/焓值之差 ＝2.5×105/（419-334.9）＝2.976（噸）
換熱器的換熱效率以50％計算，則需熱水流量為5.956噸。
即P603只需提供流量為6t/h的熱水即可滿足E303的換熱要求，這在實際上是完全可以滿足的。
2.3.2T701底部再沸器E702能量核算
改造前E702所需熱量Q:
Q1＝蒸汽流量×焓值之差×50％ ＝430×（2736-504）×50％＝479880（KJ/Kg）
改造后，P603的出口溫度為100℃，即改造后進E702的入口溫度為100℃,此時的焓值是419KJ/Kg；出口溫度為80，此時的焓值為334.91KJ/Kg,根據熱量衡算，P603只需提供的熱水流量L2為：
即Q1＝Q2 Q2＝熱水流量(L2)×焓值之差
L2＝Q2/焓值之差＝Q1/焓值之差＝479880/（419-334.9） ＝5.712（噸）
換熱器的換熱效率以50％計算，則需熱水流量為11.5噸，這在本裝置是完全可以滿足條件的。
綜上所述，改造后P603只需提供17.5t/h@100℃的熱水即可滿足再沸器E303、E702的換熱要求，本裝置完全可以滿足這個條件。
2.4投資費用
2.4.1更換蒸汽疏水閥費用
表1：更換蒸汽疏水閥費用
序號
設備及材料
型號及規格
數量(臺)
單價(元)
總額(元)
1
倒置桶式疏水閥
IB814 DN32法蘭
1
5214
5214
2
倒置桶式疏水閥
IB883 DN32法蘭
2
3758
7516
3
倒置桶式疏水閥
IB882 DN20法蘭
17
2371
40307
4
倒置桶式疏水閥
IB881 DN15法蘭
3
1078
3034
5
倒置桶式疏水閥
2011 DN15(帶萬向接頭)承插焊
124
2832
351168
合計
147
407439
說明:以上費用根據Armstrong公司提供的疏水閥單價計算
2.4.2蒸汽凝結水改造費用
表2：蒸汽凝結水改造費用
序號
設備及材料
型號及規格
數量
單價(元)
總額(元)
1
熱水泵P603
2臺
85000
170000
2
控制閥
3 個
5000
15000
3
無縫鋼管
100米
100
10000
4
其它
30000
合計
225000
2.5改造效果分析
2.5.1工藝設備
E303在改造前所用熱水是T501提供的,而T501的水含有酸性,并夾帶大量聚丙烯粉末,導致E303的換熱效果變差,從而引發各種故障,影響裝置的平穩運行.改造后,P603提供的熱水既沒有酸性,又不含細粉,能充分保證E303的換熱效果, 使整個裝置在良好狀態下運行。
E702改用蒸汽凝結水后,管線不會再產生水擊現象,延長彎頭等管道附件的壽命。蒸汽凝結水管線穿孔現象減少,降低了維修費用。
2.5.2經濟效益分析
根據Armstrong公司提供的數據,疏水系統經過節能改造后,節汽率在5%-25%,計算經濟效益時按8%計算.
表3：經濟核算指標
項目
單位
指標
蒸汽內部核算價
元/噸
110
年平均蒸汽消耗
噸/小時
3.2
E702節約蒸汽
噸/小時
0.35
年運行時間
小時
8400
2.5.3節約蒸汽年經濟效益F
F1=蒸汽成本*節氣率*蒸汽消耗量*年運行時間 =110×8%×3.2×8400 =23.6544(萬元)
F2=蒸汽成本*節約蒸汽*年運行時間=110×0.35×8400 =32.34(萬元)
F=F1+F2=23.6544+32.34 =55.9944(萬元)
2.6投資回收期T
投資總額Y為:Y=40.7439+22.5=63.2439(萬元)
T=投資總額÷年節能效益×12 =63.2439÷55.994×12=13.55(月)
3、結論
通過對裝置蒸汽凝結水系統的改造可以使裝置蒸汽凝結水充分利用，達到了節能降耗的目的。
參考文獻
[1]《化學工程計算》 北京師范大學出版社
[2] 蘇俊等，《十萬噸/年聚丙丙烯裝置操作規程》 中國石油化工有限公司荊門分公司發布 2007
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