丙烯酸及酯装置热水及凝液系统技术分析及优化

丙烯酸及酯装置热水及凝液系统技术分析及优化

丁强 张星 何海军

中国石油兰州石化公司聚烯烃运行二部 甘肃 兰州 730060

摘要：丙烯酸是丙烯下游关键化工原料，是介于石化大宗产品与下游精细化工产品之间的重要中间体。全球丙烯酸产能不断扩大，东北亚为最大供应地区。从区域结构来看，东北亚的丙烯酸产能最大，占比高达57%；西欧地区的产能占比为16%，位居第二；北美为丙烯酸第三大供应商，产能占比为15%。基于该原料应用规模的不断扩大，丙烯酸及酯装置的研发也需做出更进一步的更新。文章将针对丙烯酸及酯装置热水及凝液系统技术，做出深入分析及优化探讨，以便减少热水伴热堵塞情况、实现节能降耗目标。

关键词：丙烯酸及酯装置；热水系统；凝液系统

前言：丙烯酸是一种不饱和羧酸，石油、煤炭及天然气是合成丙烯的重要原材料，进一步氧化将得到丙烯酸。丙烯酸及其酯类自身或与其他单体混合后，会生成均聚物或共聚物，通常大部分丙烯酸将被转化为丙烯酸酯而另一部分会被纯化为高浓度的冰丙烯酸。经过进一步反应后，可生成酰胺类、含乙烯基类、苯乙烯等共聚单体，此类聚合物可用于多个领域。由此也显示出，针对该物质装置热水及凝液系统，做出优化的重要意义。

1丙烯酸及酯生产工艺及应用现状

1.1生产工艺

丙烯酸酯的生产工艺在20世纪70年代已基本成熟，通常由酯化级丙烯酸与相应的醇在催化剂作用下酯化获得。通用丙烯酸酯中以丙烯酸丁酯产量最大，通常占丙烯酸酯总量的85%左右。20世纪90年代以前，我国丙烯酸酯的生产一直引进国外技术，如北京东方、吉化公司、沈阳蜡化、上海华谊、扬子-巴斯夫、宁波台塑的丙烯酸酯生产装置均是引进国外技术。20世纪90年代初，上海高桥石化与中国石油兰州化学公司研究院合作自主开发了丙烯氧化制丙烯酸及其酯的工艺及氧化催化剂，并已先后建成了4套丙烯酸及其酯装置。全球拥有丙烯酸酯生产技术的公司主要有日本三菱化学、日本触媒化学、德国巴斯夫等。

1.2应用现状

根据《中国涂料行业“十四五”规划》及《胶黏剂与胶黏带行业“十四五”发展规划》，“十四五”期间我国涂料产量及胶黏剂产量年均复合增长率分别为4.0%及4.5%左右，将继续带动丙烯酸酯消费量的稳步提升。预计2027年，我国丙烯酸酯表观消费量将达到320万吨，其中85%以上为丙烯酸丁酯；2022～2027年表观消费量年均增长率为5%左右。未来几年我国丙烯酸及酯开启产能新周期，随着产能的持续增长，我国丙烯酸及酯行业供大于求的局面不可避免；另一方面，由于全球供应链转移及海外需求旺盛，我国丙烯酸酯出口需求显著提升，2022年我国丙烯酸丁酯出口量为28万吨左右，预计未来几年我国丙烯酸酯出口量将呈持续增长态势。

2丙烯酸及酯装置热水及凝液系统技术

2.1丙烯酸及酯装置热水系统

该系统的构成，主要是将自循环水管网的部分循环水，在经过热水泵后，来到热水加热器中，这一过程需注重控制加入热水器的0.2MPa（G）蒸汽量水温也需要控制在40℃-60℃之间。在经过加热的热水，已经进至系统管网后，会充分作用于多个伴热用户，如丁酯单元、废气/废水处理单元、氧化单元、中间罐区等。主要的目的，在于物料管线设备伴热效用的展现，其回水之后，会进入到各个热水回水分配盘之中，遵循就近原则，而后会逐步向循环水回水管汇入。

2.2丙烯酸及酯装置凝液系统

在丙烯酸及酯装置凝液系统中，会有低压凝液、中压凝液的划分，前者所指即为1.6MPa蒸汽凝液、后者所指即为0.2MPa蒸汽凝液、0.5MPa蒸汽凝液.同时，前者温度大概在90℃左右、后者温度大概在200℃左右。在当前阶段的系统构成与运行流程之中，这二者的管线会向凝液罐统一汇入，一般情况下，除了将其作用于蒸汽减温水、产汽等之外，还需将其送至水汽车间，主要发挥装置补水作用。

3丙烯酸及酯装置热水及凝液系统优化改造

3.1改造要点

为保证丙烯酸及酯装置热水及凝液系统的运行效果，需对热水系统、凝液系统做出优化改造。在实际进行优化改造的过程中，需及时关注到以下几点：

（1）板式热水换热器的新增：主要目的在于实现节能降耗的目标，实际应用中，主要以外送凝液的利用，进行热水加热，并停用或减少“热水用加热蒸汽”；

（2）热水缓冲罐、装置热水回水管线的新增：主要目的在于热量损失的降低，发挥这两大新增装置的作用，可将热水回水分配盘，向热水回水管线引导，以保证热水系统封闭循环目标的达成；

（3）将热水水源进行改造，使其成为脱盐水、凝液等，以发挥改善、优化水质的目的，助力伴热管线堵塞问题的及时解决；

（4）闪蒸罐装置的新增：闪蒸中压凝液，并将低压蒸汽进行回收，随后将其向0.2MPa蒸汽管网的使用中输送，在已经经过闪蒸并实现降温的凝液，正式送入闪蒸罐中后，凝液水击现象即可得到及时解决。

3.2落实效果

在上述改造作业完成之后，相关工作人员对改造后装置，进行了调试后实时落实、结果发现两大系统的运行效率、质量明显得到优化。主要有如下表现：

（1）在新增的闪蒸罐已经投入使用之后，将中压凝液闪蒸出0.2MPa蒸汽，送至管网之中，并利用无流量计计量蒸汽量。在整个流程之中，1.6MPa蒸汽减压，可得0.2MPa蒸汽，基于此，以停用、投用中压凝液闪蒸系统这一操作，1.6MPa蒸汽减压得0.2MPa蒸汽的流量，就会一同产生变化，进而造成外接1.6MPa蒸汽两随之一同变化。这就意味着如系统稳定运行，通过外接1.6MPa蒸汽量即可得出系统运行效益。经过现场实践，这种形式能够节约1.6MPa蒸汽量3.4t/h，常规情况下，年操作时数一般为7150h，1.6MPa蒸汽的价格一般在121元/t，由此可得，优化后系统运行的经济效益为3.4×7100×121≈292.09万元。

（2）经过系统改造后的系统，实现了“闭路循环”，热损失出现了明显降低。同时，由于外送凝液加热热水的应用，热水水温能够将系统生产需求，进行充分满足，在热水加热器停止加热蒸汽的情况下，蒸汽用量也能够得到及时减少。

（3）在热水系统的水，被更换成为脱盐水、凝液等后，水质变得较好，热水伴热堵塞现象自改造后至今尚未出现，且在系统运行至今，前期堵塞部位也出现自行疏通情况。

结论

综上所述，为满足我国低碳节能、绿色环保的需求，针对丙烯酸及酯装置热水及凝液系统进行了改造，并对整个丙烯酸及酯装置的稳定运行、管线堵塞情况的缓解，均有至关重要的促进作用。文章从丙烯酸及酯生产工艺及应用现状、丙烯酸及酯装置热水及凝液系统技术、丙烯酸及酯装置热水及凝液系统优化改造三个角度出发，重点探讨并阐述了经过改造后热水及凝液系统的优势，探明了改造后系统在凝液罐蒸汽放空、伴热管线堵塞等问题解决上，展现出的关键价值，希望能够为丙烯酸及酯装置热水及凝液系统运行效率的提升、经济效益的提高，提供强而有力的支持。

参考文献

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