丙酮氰醇装置缩合釜循环冷却器采用循环水作冷却介质可行性研究

丙酮氰醇装置缩合釜循环冷却器采用循环水作冷却介质可行性研究

刘文英

中国石油抚顺石化公司腈纶化工厂

目前，抚顺石化公司腈纶化工厂丙酮氰醇装置缩合釜循环冷却器采用-10℃氯化钙冷冻盐水作为冷却介质，夏季需要两台制冷机组制冷，需消耗大量电能，为响应公司节能降耗、挖潜增效的号召，根据同行业先进经验，特提出丙酮氰醇装置缩合釜循环冷却器采用循环水作冷却介质可行性研究方案：

设计理论依据：

反应方程式

丙酮与氢氰酸在碱性催化剂的作用下生成丙酮氰醇。

                              CH3

DEA

CH3—C—CH3 ＋ HCN         CH3—C   CN ＋ 4.4KJ/mol

O                         OH

丙酮氰醇比热为0.55Cal/g·℃ =2.3KJ/Kg.℃, 沸点82℃（23mmHg）

目前循环冷却器E-801换热面积为58.7㎡

循环泵P-804A/S为40m3/h

缩合釜R-801反应温度控制为7-17℃

负荷为HCN：（150-500）±10 kg/h, ACO（320-1075）g/h，DEA:0.3-3g/h.

  车间停用氰化钠装置：

反应方程式：

NaOH+HCNNaCN+H2O+24.244KJ/mol

目前循环冷却器E-860换热面积为31.2㎡

循环泵120m3/h

反应温度控制为38-50

负荷为HCN：（200-800/850）±10 (夏季/冬季)kg/h.

丙酮氰醇HCH负荷为500 kg/h时最大理论产量：

500/27=X/85

x=1574，加精制返回量取整数X=1600 kg/h.

反应每小时放热：

Q放=1600/85*1000*4.4*1000=82823  KJ/h

换热器热负荷Q′=Q /3600=23000W

根据相关资料得知，反应温度可在40 ℃以下运行，而且冷却介质可采用循环水

根据公用系统运行多年经验 循环水夏季温度<28℃,初步设定反应温度为33±5℃，

循环水入口为28℃，出口33℃.物料入口为35℃，出口31℃.

31℃

               33℃

循环水

   28℃

二乙胺丙酮

35℃氢氰酸

热   35℃             31℃

冷   33℃            28℃        循环泵P-804A/S

△t′m=[(35-33)+(31-28)]/2=2.5△℃

△tm=∮△t′m=0.89*2.5=2.22△℃

A=Q/(K△tm)

查相关资料得K为280-850

取K为280

A=23000/(280*2.22)=37㎡

原有换热器为58.7㎡故能满足要求

循环取热量Q循环=WC(T1-T2)=40*1000*2.3*4=36800>Q放

故循环泵能满足要求

循环水用量W= Q放/4.2*4=5000kg/h

与氰化钠装置比较：

Q氰=850*49 /27/49*1000*24244=763237KJ/h

Q放<Q氰

故方案可行。

执行方案相关保障：

1、保留原有E-801、R-801夹套和蛇管等相关冷冻盐水管线必要时可投用。也可采用E-801循环水与R-801夹套和蛇管冷冻盐水并用模式。

2、缓慢提升装置负荷，安装循环水流量表监测循环水流量变化，循环水停用时可切换至冷冻盐水。

3、如发现温度急剧升高，紧急状态切断装置进料，按停工方案执行。

                    冷冻盐水             加盲板

                                                               循环水

丙酮氰醇　

循环水

                加盲板

冷冻盐水

预期产生经济效益：

可停用一台制冷机组大约200KW/h

可停用一台盐水泵37 KW/h

年运行8000小时计算：

可节省电费：237*0.66*8000=1251360元

缩合釜用水量计算5立方米每小时。

节约一台制冷机组循环水约100立方米每小时。

年按8000小时计算节约循环水（100-5）*8000=760000立方米

节省循环水费用：760000*0.3=228000*

预期经济效益1251360+228000=147.93万元。

参考文献：

[1]王志魁，刘丽英，刘伟.化工原理(第四版)[M]北京:化学工业出版社,2010（5）.

[2]陈声宗.化工设计（第三版)[M]北京:化学工业出版社,2012（6）.

[3]米振涛.化学工艺学(第二版)[M]北京:化学工业出版社,2006(3).

[4]中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册(第四版)[M]北京:化学工业出版社,2009(8).

[5]丙酮氰醇装置操作规程[S]抚顺石化公司.2020.

[6]初宇红，贾宝鑫，陶世红.优选丙酮氰醇装置催化剂[J].河北化工2010,（5）：28-29.