提高五效装置蒸发效率（张有贵）-提高五效装置蒸发效率

1、PAGE 1PAGE 6提高五效效装置蒸蒸发效率率张有贵（上海石石油化工工股份有有限公司司腈纶部部20005400）摘要：以以腈纶事事业部五五效蒸发发装置为为实例，通过对对其系统统的余热热利用，提高了了系统进进料的温温度，节节约了大大量蒸汽汽；同时时，提高高了五效效装置蒸蒸发能力力，使其其汽、水水比在同同等情况况下可提提高2.4 %。为企企业创造造了较好好的经济济效益，也为今今后节能能工作带带来新的的启发。关键词：蒸发、余热利利用、换换热器、 节能能。前言: 腈纶纶事业部部主要能能耗为水水、电、汽，其其中蒸汽汽约占事事业部产产品综合合能耗的的64% ，因此，减少蒸蒸汽的消消耗，可可大幅降降低事

2、业业部产品品综合能能耗。所所以，我我们重点点抓住蒸蒸汽耗量量较大的的五效蒸蒸发装置置（SPPC）设备备进行技技术改造造，提高高五效蒸蒸发装置置蒸发效效率，达达到了节节能降耗耗目的。利用系统统余热 提高进进料温度度可行性性探讨 五效效蒸发装装置（SSPC）是是从美国国进口的的设备，五效蒸蒸发装置置的系统统工艺流流程见下下图:图一 五效效蒸发装装置工艺艺流程图图其一次加加热蒸汽汽进入一一效蒸发发器内，通过换换热来加加热从纺纺丝装置置送来的的浓度约约12 %的硫硫氢酸钠钠（NaaSCNN）稀溶溶液，二二次蒸汽汽分别经经二效、三效、四效、五效几几次加热热，其中中一至四四效的大大部分二二次蒸汽汽的蒸发发

3、冷凝水水送往冷冷凝水汇汇集槽，而从第第五效排排出的蒸蒸发冷凝凝水，经经7433#换热后后送往污污水站；从一效效蒸发器器内排出出的一次次蒸汽的的冷凝水水经70031#换热器器后排放放。但770311# 换热热器出口口的蒸汽汽冷凝水水的温度度一般均均在1000至1005之间，原系统统设计中中并没有有对这部部分蒸汽汽冷凝水水的热量量进行再再利用，而是直直接将这这部分冷冷凝水排排送到回回水泵房房。如果果我们能能将这部部分热量量充分加加以利用用，加热热进入五五效蒸发发装置的的浓度约约12 % 的的硫氢酸酸钠(NNaSCNN)稀溶溶液，提提高其系系统的进进料温度度，则既既可提高高五效蒸蒸发装置置的蒸发发效

4、率，又可节节约蒸汽汽用量降降低纤维维产品的的生产成成本。1、 五五效蒸发发装置系系统现状状五效蒸发发装置的的一次蒸蒸汽冷凝凝水经770311#换热器器热交换换后，其其温度约约为T=1000左右，最高流流量QMAX = 336 tt/hrr，压力力P = 0.3 MMPa，直接进进入回水水泵房后后(见图图一 中中的虚线线部分走走向)，被送往往南装置置作水洗洗水(替替代纯水水)使用用，但因因其温度度高出南南装置所所需的水水洗温度度(555)，需需加入大大量纯水水降到适适合的温温度时才才能使用用。若能能将五效效蒸发装装置一次次蒸汽冷冷凝水的的中热能能用来预预热进入入第四效效的硫氢氢酸钠(NaSCNN

5、)稀溶溶液（系系统为错错序进料料），对对于提高高五效蒸蒸发效率率，节约约蒸汽，减少纯纯水补充充量都能能产生较较好效果果。2、系统统余热利利用的可可行性分分析2.1 系统进进料温度度的理论论计算: 原系统统中对热热能的综综合利用用设计时时就考虑虑的比较较合理，特别是是第五效效出口浓浓度为552%的的硫氢酸酸钠(NNaSCNN) 浓浓溶液温温度较高高，必须须降温后后才能进进入下道道工序使使用，所所以，将将温度较较低、浓浓度为112 % 的硫硫氢酸钠钠(NaaSCNN)稀溶溶液经7710#与系统统出料浓浓度为552 % 的浓浓硫氢酸酸钠(NNaSCNN)溶液液进行热热交换后后，进入入系统时时的温度度

6、为388至422，而另另一路进进料经7743#换热后后其出口口处的硫硫氢酸钠钠稀溶液液温度为为68至733，当7443#和7100#出口稀稀溶液合合并后，T点的温温度为661至622。若利利用五效效蒸发装装置一次次蒸汽冷冷凝水的的热能对对从7110#出来的的硫氢酸酸钠稀溶溶液再次次换热，提高其其温度， 假假设热交交换是在在绝热情情况下进进行，则则根据热热平衡公公式计算算如下： Q1 = QQ2 CC1 J1 1T1 = C2 JJ2 2 T2 = 1 366 11 ( 1100 TT1) = 0.78 550 1.06 (T1- 442 ) 所以 TT1 = 699 Q1：蒸蒸汽冷凝凝水可释释

7、放的热热量； Q2：硫氢氢酸钠稀稀溶液可可吸收的的热量C1：冷冷凝水比比热1 kcaal/kkg.； C2：NaSSCN稀稀溶液比比热0.78 kcaal/kkg.J1：蒸蒸汽冷凝凝水流量量36 m3/h； JJ2：经过过7100#的稀稀溶液流流量500 m3/h1：冷冷凝水比比重1.0 kkg/ dm33 2：NaSSCN稀稀溶液比比重1.06 kg/dm33若按70031#出口蒸蒸汽冷凝凝水温度度以1000计算，则理论论上可将将进入第第四效的的硫氢酸酸钠稀溶溶液的温温度可从从61提高到到69，即7443#、7100#出口合合并后TT点的温温度由661提高到到69，净提高高8。 同时时，由于

8、于系统的的进料温温度提高高了，从从而提高高五效蒸蒸发速率率，也提提高了其其汽、水水比(即即蒸发出出的水分分与所用用蒸汽量量之比)，达到到提高五五效装置置蒸发效效率的效效果。2.2 五效装装置蒸发发装置余余热利用用的工艺艺流程：因换热需需要加装装一台板板片式换换热器，称之为为70335A。考虑到到7100#出口处处的NaaSCNN稀溶液液温度比比7433#出口温温度低的的多，因因此，对对7100#出口料料液加热热，其换换热效果果会更好好；另外外，70035AA安装在在7100#与70035#之间，并附设设旁通管管路，若若70335A有有故障需需处理，只要隔隔离70035AA，打开开旁通，恢复原原

9、运行方方式即可可。加装装70335A换换热器的的工艺流流程见图图一中的的实线走走向。2.3 加装装70335A板板片式换换热器的的换热面面积计算算按平均温温差法计计算：式中： A-换换热面积积 Q-换热热量 m-平均均温差 K-板板片式换换热器的的经验总总传热系系数表一：板板片式换换热器的的经验总总传热系系数K值值物料水水水蒸汽油水蒸汽水气水K（w/m2*）290004655087093008001000028558平均温差差法的求求解通常常采用修修正逆流流情况下下对数平平均温差差的办办法。maax 、miin分别别为逆流流时端部部的最大大或最小小温差。 = 29 （）K取值（由表一一查得）为

10、：9900 （w/mm2.） 已知：NNaSCCN稀溶溶液比热热为0.78 kcaal/kkg.，比重重为1.06 kg/dm33，7110#出口流流量500m3/hrr，进料料温度从从42提高至至69。 则 ： QQ = C2 J2 2 T2 = 00.788 50 10000 1.006（699-400） = 1111661800 ( KKca/hr) = 1.116618 (百万万大卡/hr) 因 1 kkcall/hrr = 1.1633 w 所所以： = 449.774 （m2）所以， 要加装装的70035AA板片式式换热器器的换热热面积为为50 m2。2.4 对可可能出现现问题的的

11、分析、论证a、加装装70335A换换热器后后，进入入第四效效料液的的温度提提高了，对一效效至五效的热热平衡可可能带来来影响，需要进进行工艺艺调节，因SPPC装置对对料液温温度、液液位、压压力（负负压）均均为系统统自动控控制，故故一旦建建立新的的平衡后后，一效效至五效效的液位位、温度度均应能能处于受受控状态态。b、进入入第四效效的料液液温度提提高后，各效内内被蒸发发料液的的浓度可可能会发发生变化化，因五五效BPPE（含含有可溶溶固体溶溶液的沸沸点升高高）因温温度受控控，所以以，一旦旦新的平平衡建立立后，各各效内料料液浓度度也应能能受控，且第五五效出料料浓度不不会受到到影响。c、增加加一台板板片式

12、换换热器后后，背压压增加00.1MMPa，进料泵泵7022#泵（6610槽槽出口处处）目前前泵压为为0.555 MMPa，且开启启部分回回流阀，而7002#泵的设设计能力力可达到到0.88 MPPa，因因此，不不会影响响系统进进料。经过上述述论证，证明了了利用五五效装置置系统蒸蒸汽冷凝凝水的热热能，提提高进料料温度的的方案是是完全可可行的。项目实施施后的效效果和效效益分析析项目实施施后提高高了进料料温度 加装装70335A换换热器投投入运行行后，进进入第四四效料液液的温度度长期被被控制在在 699至711，最高高时达到到72，即7443#、7100#出口汇汇合处TT点料掖掖的温度度由611提高

13、到到69至711，至少少提高了了8。因已已知进入入第四效效稀溶液液流量为为1500 m3/hrr，每吨吨蒸汽的的热值为为0.773百万万大卡,按进料料温度提提高8计算,实际可可节约热热能为： Q = CC2 X J2 PP2 T2 = 0.778 1550 110000 1.06 X 8 =9992.116 110000 kccal/hr = 0.9992（百百万大卡卡/hrr）可节约蒸蒸汽：00.9992 / 0.73 = 1.366吨/hhr ，则每天天可节约约蒸汽332.66吨，折金额为为每天节节约：332.66 733.2 = 23387（元）全年五效效蒸发装装置以3350天天运行计计

14、算，则则效益为为： 23887 X 3550 = 833.6 （万元元/年）若按进料料温度提提高111计算，则年经经济效益益为 1144.955 万元元/年,而本项项目的实实际投资资费用仅仅为311万元。2.2 提高了了五效蒸蒸发效率率新增加的的70335A换换热器于于20000年111月77日133：433开始投投用后，由于进进料温度度的提高高，不但但降低了了蒸汽消消耗量，同时也也提高其其汽、水水比，从从而达了了到提高高五效装装置蒸发发效率之之目的。有关系系统改造造前后的的统计数数据（根根据DCCS记录录），见见表二。表二 20000年111月11日到114日五五效蒸发发装置物物料量统统计表

15、时间改造前平平均物料料量时间改造后平平均物料料量17日日进料量：1511.6mm3/hrr8144日进料量：1544.2 m3/hrr17日日出料量：30.6 mm3/hrr8144日出料量：30.8 mm3/hrr17日日蒸汽量：26.8 mm3/hrr8144日蒸汽量：26.7 mm3/hrr17日日馏出液量量：1220.99 m3/hrr8144日馏出液量量：1223.44 m3/hrr17日日馏出液量量/蒸汽汽量：44.511 m33/hrr8144日馏出液量量/蒸汽汽量：44.622 m33/hrr从上述数数据可知知，改造造项目投投运前11至7日的汽汽水比为为 4.551，项目目投运

16、后后8至114日汽汽水比为为4.662，SSPC装置置汽、水水比提高高2.44 % 。图二 汽水比比对比图图减缓了五五效装置置蒸发效效率衰减减速率由于五效效蒸发设设备随着着使用时时间的增增加，蒸蒸发设备备内壁上上粘附的的低聚物物也会逐逐渐增加加，系统统的蒸发发效率必必然会逐逐步降低低。汽、水比将将会逐渐渐减小。根据119999年100月至220000年100月（技技术改造造前）和和20000年111月至至20001年111月（技术改改造后）的记录录数据，五效蒸蒸发装置置的汽、水比趋趋势分别别如下图图所示：( 图图中一至至十二为为设备使使用时间间,单位位为月)：图二 项目实实施前后后的汽水水比趋势势对比图图 从图中中可以看看出，技技术改造造后，当当系统蒸蒸发效率率下降时时，因系系统排放放的蒸汽汽冷凝水水（也就就是进入入70335A的的热介质质）的温温度也会会越来越越高，因因而使通通过70035AA而进入入系统被被蒸发的的硫氢酸酸钠（NNaSCNN）稀溶溶液的温温度也相相应提高高，所以以减缓了了系统蒸蒸发效率率衰减速速率即汽汽、水比比下降速速率。结论利用五效效蒸发装装置的系系统余热热，将进进入系统统的物料料温度由由61提高到到69.经过过一年多多的运行行，系统统运行情情况非常常好；同同时，由由于装置置的进料料温度提提高，因