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硫磺制酸反应余热在PA 6聚合装置中的应用

更新时间:2009-03-28

聚己内酰胺(PA 6)聚合装置聚合反应过程及熔体保温用热的热负荷需求大,且因温度对聚合反应的进程与聚合物的质量有直接影响,所以生产中对聚合用热要求非常严格,必须采用导热油进行加热[1-2]。加热导热油的热源早期一般采用电,但由于电加热成本高,已基本淘汰。目前国内新建装置一般采用自建燃煤、水煤浆、煤粉或天然气锅炉加热,一般为两开一备或一开一备,以确保导热油供热负荷的稳定。

浙江恒逸集团165 kt/a PA 6聚合装置建设地点为浙江省杭州市,浙江省政府为保护大气环境于2013年12月发布了《浙江省大气污染防治行动计划(2013—2017年)》,明确禁止企业新建自备燃煤、水煤浆、煤粉等锅炉。因此,对于浙江恒逸集团的PA 6聚合装置来说,唯一可选择的只有天然气锅炉。但天然气锅炉运行费用相对较高,经测算其产热成本比燃煤锅炉高50%以上,所以迫切地需要寻求一种低成本、稳定的热源代替天然气锅炉供热。

窗宽自适应形心修正算法兼容了饱和波形和非饱和波形的处理,在处理非饱和波形时,其发挥传统形心算法的优势获取形心位置,在处理饱和波形时,能够根据回波波形的饱和程度进行窗宽自调整以及中位数修正,提高算法精度.

浙江恒逸集团同期规划建设了一套硫磺制酸装置且紧邻PA 6聚合装置,该装置除了生产硫酸外,还利用硫磺燃烧产生的二氧化硫(SO2)烟气中的反应热为蒸汽锅炉加热副产蒸汽[3],供配套生产装置使用。通过测算,上述反应热还有一定的余量,能满足PA 6聚合装置热负荷需求,所以作者提出了以硫磺制酸反应余热作为PA 6聚合装置导热油加热热源的方案。

1 硫磺制酸反应余热的应用设计

在硫磺制酸装置现有1套焚硫炉和蒸汽锅炉的基础上,新建1套小型焚硫炉和导热油炉,为聚合装置导热油加热。鉴于聚合装置用热的特点,实施上述方案时必须解决以下技术问题:

(1)利用硫磺制酸反应热加热导热油锅炉与加热蒸汽锅炉两种运行模式下的灵活转换,以适应聚合装置热负荷需求的变化,并最大限度利用反应余热。

若块内的灰度值大于阈值T,则把该点的值置为1,否则将该点的值置为0,将图像二值化能更进一步减少图像中的信息量,减少无关信息的干扰。将灰度图像二值化后结果见图2。

(2)必须考虑硫磺制酸装置停车检修供热中断或非正常工况下供热波动对PA 6聚合装置供热可能产生的冲击。

(4)导热油炉SO2烟气出口侧设置烟气温度超限连锁切断阀,一旦导热油发生泄漏,可切断SO2烟气供应。

1.1 硫磺焚烧与锅炉加热工作流程设计

硫磺焚烧与锅炉加热工作流程见图1。原有焚硫炉与蒸汽锅炉组成蒸汽加热系统用于副产蒸汽,而新建的焚硫炉和导热油炉组成导热油加热系统为聚合装置提供热源。

2)《Java程序设计》课程的实践性比较强,课程中往往需要大量的例子,通过分析例子来讲解有关知识,课后也需要布置任务给学生们完成,培养学生们的实操水平。然而,仅限于书本上的案例及任务是远远不够的。教师可以收集一些实际的例子,通过泛雅平台发布出来,并保留在每节课程的小结中,以供学生们回顾与探讨。

正常情况下2套系统各自运行,但遇聚合装置热负荷需求发生变化时,导热油加热系统的热量也需相应调整,所以在流程设计时采取了将新建焚硫炉与原有焚硫炉并联运行的方式,同时在进入新建焚硫炉的空气和液态硫磺管线上设置流量调节阀,当导热油加热系统热负荷变化时,可通过上述流量计调整燃烧量控制热量;当不需加热导热油时,可方便地完全停用导热油加热系统。

  

图1 焚硫炉与锅炉加热系统工作流程Fig.1 Workflow of heating system of sulphur furnace and boiler1—鼓风机;2—原有焚硫炉;3—蒸汽锅炉; 4—新建焚硫炉;5—导热油炉

1.2 备用锅炉及热态备用措施

表5中独立样本T检验结果表明:较慢语速的听力材料使较高听力水平班级HP-A和HP-B在长对话和短文中得到了较正常语速听力材料版本下明显高的分数(F=4.628,Sig.= .033,t=2.139,p=.034 < 0.05;F=.057,Sig.=.811,t=2.506,p=.013 <0.05)。然而,在短对话中,语速的改变并没有明显改变受试所得的平均分数(F=2.718,Sig.=.102,t=.250,p=.803 >0.05)。

同时,在硫磺锅炉和天然气锅炉均引出侧线,对备用炉体循环的导热油进行不间断不低于280℃的保温,以保障备用锅炉处于热态备用状态,随时投用。

1.3 导热油炉加热系统可靠性保障措施

硫磺燃烧的SO2烟气属腐蚀性气体,导热油又为有机物,泄漏后果严重[4]。SO2烟气导热油炉加热,要保证导热油加热系统的可靠运行,其核心设备导热油炉的防腐至关重要,为此采取了如下措施:

以上是藻粉浓度对Ni2+吸附效果产生的影响。但是,浒苔的浓度越大,每克浒苔粉对于Ni2+吸附量的趋势与相对应吸附率的变化规律不是很一致。

(2)在聚合装置导热油循环系统的最低点设置排放罐,系统检修或导热油泄漏时,可将导热油排至排放罐进行收集[6]

为避免硫酸装置检修与非正常工况下对聚合装置供热造成冲击,设计时选择1台4.09 MJ天然气锅炉作为备用热源,这样整个聚合导热油的供热由硫磺制酸加热锅炉及天然气锅炉2套系统并联组成,每套锅炉可以单独供热,也可同时向聚合装置供热。

(3)换热管的对接焊缝采用氩弧焊,对换热管逐根进行涡流探伤检测。

(3)加热导热油的SO2烟气为腐蚀性气体、被加热介质导热油为易燃有机物,必须对导热油炉炉体的防腐和导热油循环系统安全性作出可靠设计。

(5)设置事故排油阀和氮气灭火系统,紧急情况下操作人员可关闭导热油炉进出口油阀和出口烟气阀门、打开事故排油阀和氮气灭火开关阀,最大限度地减少损失。氮气量应保证15 min 内至少可充满达烟气体积的3倍。

(1)在聚合装置导热油循环系统最高点设置膨胀槽,以吸收导热油温度升高体积膨胀量,同时还可以起到排气、补油的作用[5-6]

1.4 导热油循环系统的可靠性保障措施

导热油循环系统由导热油加热炉、热油循环泵、自动控制系统组成。采用强制循环注入式,聚合装置的导热油回流至油气分离器分离出油中的空气和水分后,经循环泵送入锅炉中加热到320 ℃,进入导热油供油总管,用于聚合装置的供热。为保证导热油循环系统安全和运行可靠,应注意以下几点:

(1)选择好的设备制造商严控换热管质量。

(6)设置可燃气体检测装置,并与系统进行联锁,以确保系统安全稳定运行。

The linear velocity of the corresponding points on the trajectory is obtained in Table 3.

(2)适当加大换热管的腐蚀余量,最少为3 mm,提高设备的使用寿命。

(3)膨胀槽和储油罐采用氮气覆盖,使膨胀槽和储油罐内的导热油与大气隔离,防止导热油氧化和空气中的水蒸气侵入;在膨胀槽顶部设置压力控制器,当槽内压力低至设定值时充入氮气,当槽内压力高于设定值时排出氮气。

(4)对导热油循环系统中导热油的温度、压力及流量设置安全联锁,确保系统安全可靠。

陵矿破产后,留下大堆烂摊子,经行政缩编为陵矿街道办事处,书记魏昌龙。联系上后,电话里魏说话大嗓门:“行行,只是穷乡僻壤,条件差,经费缺乏,接待上请记者体谅。”

2 实施效果

2.1 应用工况

经实施上述措施后,2016年12月硫磺制酸装置SO2烟气被成功引入PA 6聚合装置导热油加热系统,实现了反应余热的综合利用。2016年12月至2017年12月,PA 6聚合装置生产负荷从320 t/d逐步提高至400 t/d,热负荷需求量也同步提高,但整个导热油供热系统运行稳定,供热温度及波动范围在工艺允许的范围之内,全年未发生导热油供热中断或大幅波动的情况,2种模式连续运行期间导热油供热情况见表1,硫磺制酸余热加热导热油期间温度波动范围更小,说明硫磺制酸余热利用的方案非常成功。

 

表1 PA 6聚合装置导热油供热情况Tab.1 Heating situation of heat transfer oilof PA 6 polymerization unit

  

运行时间运行模式导热油供热温度/℃最大值最小值平均值运行情况2016-11-09—12-11天然气310.7300.8305.3平稳2017-10-01—12-01硫酸余热308.2305.0306.0平稳

2.2 经济效益

2017年恒逸集团PA 6聚合装置因硫磺制酸装置工况变化,共有 11次累计80 h切换成备用天然气锅炉,其他时间全部为利用硫磺制酸余热,时间利用率达到99.09%,全年较单纯使用天然气锅炉节省运行费用287.37万元。

(1) 在2种排水管壁面积条件下,3种土体的梯度比Gr均经历了相似的三个阶段的变化过程:第一阶段梯度比Gr快速下降;第二阶段梯度比Gr下降速度变缓;第三阶段梯度比Gr缓慢上升。

3 结论

a. PA 6聚合装置应用硫磺制酸反应余热时应重点解决导热油锅炉与现有蒸汽锅炉间的灵活切换、硫酸装置因生产调整或工况不正常出现热量波动或断供的风险和导热油泄漏的风险。

b. 通过采取将导热油锅炉与蒸汽锅炉进行并联运行、将天然气备用锅炉作为备用、对导热油加热系统和循环系统增加相应技术可靠性措施,实现了导热油加热系统的稳定运行,并实现向PA 6聚合装置的供热。

c. 硫磺制酸装置反应余热在PA 6聚合装置的成功应用,对同行以及聚酯聚合装置具有一定的借鉴意义。

[1] 孙炎彬, 杨军. PA 6连续聚合装置导热油系统设计小结[J]. 化工管理, 2016(9):55-56.

Sun Yanbin,Yang Jun. Design summary of thermal oil system in PA 6 continuous polymerization unit[J]. Chem Enterp Manag,2016(9):55-56.

[2] 严进生. 蒸汽加热导热油系统的设计思路[J]. 广东化工, 2016, 43(16):166-167.

Yan Jinsheng.Design of hot oil system with steam heating[J]. Guangdong Chem Ind,2016,43(16):166-167.

[3] 李涛. 聚酯装置中热媒循环系统的设计[J]. 合成纤维工业, 2015, 38(1):67-69.

Li Tao.Design of heating medium circulating system for polyester plant[J]. Chin Syn Fiber Ind,2015,38(1):67-69.

[4] 袁明, 赵红涛, 黄新文,等. 聚酯生产导热油炉的使用[J]. 聚酯工业, 2007, 20(6):56-57.

Yuan Ming, Zhao Hongtao,Huang Xinwen,et al.The use of thermal oil furnace in polyester production[J].Polyest Ind,2007,20(6):56-57.

[5] 卜奎平. 导热油锅炉系统与导热油锅炉的应用[J]. 中国人造板, 2016, 23(7):21-24.

Bu Kuiping. Applications of heat transfer oil boiler system and heat transfer oil boiler[J]. Chin Wood-base Panel,2016,23(7):21-24.

[6] 智来宽, 姜旭芳. 热媒锅炉的改造[J]. 合成纤维工业, 2007, 30(6):64-65.

Zhi Laikuan, Jiang Xufang.Innovation of heating medium boiler[J].Chin Syn Fiber Ind,2007,30(6):64-65.

 
王松林
《合成纤维工业》 2018年第02期
《合成纤维工业》2018年第02期文献

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