现代石油化工生产中，随着生产工艺不断完善与提高，以及“两碳目标”的要求，对生产装置中产生炉汽、烟气（包括各种工艺尾气）的处理要求是越来越严格、规范，而要对其中的有价值组分进行充分回收，对其中含有的潜热最大限度的提取利用，做到“吃干榨净”，那么将能源综合利用与管理达到一个新认识高度层次，是非常有必要且越来越迫切的要求。

    高温炉汽、烟气（温度在450℃以上炉汽、烟气为高温段）和中温炉汽、烟气（温度在150℃～450℃之间定义为中温段）的综合治理和余热再利用，是生产单位和工程设计单位非常关注的重点。高、中温段炉汽、烟气的回收再利，目前已经做的非常好了，其中可改进或提高的空间有限。我们近几年在生产企业调研中发现，对其中有价值组分进行回收与潜热提取，是生产单位管理者早就达成的共识，已经潜移默化到每个工艺流程设计和实施中，几乎是无须赘言了。

    本文中，我们主要就低温段的炉汽、烟气的余热再利用，和末端综合处理耦合的一种新工艺模式进行表述。即采用新工艺与新兴的节能设备--双螺杆式蒸汽nianxiangyuan 进行耦合，整合为一种新的工艺模式。我们把工艺装置排放或前端工艺端最后排放的烟气、炉汽温度在低压150℃以下时，定义为低温段。低温段的烟气、炉汽往往有这几个特点：一是温度低，其中有时夹带的水蒸汽、多组分的工艺蒸汽分子比较多；二是有夹带细小杂质的情况；三是含有不凝气气体；第四点是气体压力都比较低。总而言之“含尘带液”，潜热值低，组分复杂，利用起来是“食之无味、弃之可惜”的状况。现在很多企业都是采用最简单的办法，即换热--冷凝，将低温段的烟气、炉汽与一定温度的媒质进行换热，简单利用一下，然后把换热后的气体再排放到后端的VOC处理工段再统一处理，或者干脆直接通过水洗冷凝的办法。但是烟气、炉汽中含有的部分组分容易产生结焦、结疤等“堵管”情况，对后端的换热器造成堵塞、腐蚀。如果为了少量的余热值再利用，把换热器或者管道再堵塞了，将来还要定期清洗清理，后面的维护工作就更麻烦了，还不如直接用水洗的办法进行冷却冷凝，最后烟气、炉汽中的组分全部都溶解在水里面变成废水，通过管道统一排放到污水处理站，这样处理反而更简单。上述情况就造成很多生产单位宁愿舍弃低温段烟气、炉汽中余热不再利用，也不愿再花费人力、物力后面再去处理换热器、管道的“堵管”问题。

    如何有效的将低温段炉汽、烟气中的潜热取出再利用，同时与后端的处理工艺相耦合，在避免增加额外处理难度和工作量的同时，为生产单位实现减排、降耗和增效的目标，是一个重要课题。为此，我们这几年在实际生产应用中经过不断的摸索与改进，总结出了一条新的工艺技术路线，从而实现了上述目标。

    双螺杆式蒸汽nianxiangyuan 是近几年在节能减排的大趋势下，研发并生产制造出来且已经在蒸汽余热市场开始大显身手的一种新型蒸汽nianxiangyuan 。其原型机为双螺杆工艺气体nianxiangyuan ，主要应用于对低压低温蒸汽、二次蒸汽、乏蒸汽的回收、增压增温的工艺过程中，以实现再利用替代新鲜蒸汽的目的。双螺杆式蒸汽nianxiangyuan 具有如下几个特点：首先对入口蒸汽状态和组分不敏感，允许蒸汽组分比较复杂，特别是对工艺蒸汽尤为适用。例如酯化蒸汽等，蒸汽中“含尘带液”时对双螺杆蒸汽nianxiangyuan 运行是没有影响的，不会出现“喘振、震颤”等情况。相反而言，如果蒸汽中含有一些大分子类组分粘结在转子表面，外面形成一层包覆层反而减小了阴阳转子之间的间隙，使得传递效率更高。入口蒸汽状态无论是饱和态、非饱和态还是过热态，对nianxiangyuan 性能都没有影响；其次由于双螺杆蒸汽nianxiangyuan 是容积式原理，可以实现高压比、高温差，这样可以将蒸汽进出口温差设定差距很大，利于实现低温低压蒸汽再利用。由于容积式结构原理，所以nianxiangyuan 就具有抽真空的能力，这样在一些负压工况下，可以直接替代真空设备实现抽真空的能力，加大蒸发量；最后一点是nianxiangyuan 易于实现调控变化，可以根据入口气量变化实现调控出口气量。nianxiangyuan 的驱动转速可以根据入口气量的变化，调高速或调低速，输出的气量也随之调整，最大限度的降低驱动能耗。

    综合双螺杆式蒸汽nianxiangyuan 上述几个特点，通过将下面的工艺流程与设备进行结合，充分发挥出双螺杆nianxiangyuan 的最大特点和潜力，可实现低温取热。

    我们通过实际运行，在一个高温喷漆车间，将350m3/min、117℃的烟气与25吨90℃热水进行热交换，然后再通过闪蒸—压缩，可产生3公斤、1.45T/h的低低压饱和蒸汽，全套流程耗电为117kW，COP近似为5，能耗比非常低。经过改造后产生了非常好的经济效益，每小时为使用单位节约新鲜蒸汽1.45T。

    我们把低温段的炉汽、烟气作为第一热源，然后利用生产单位现有的热水作为媒质，将MVR技术与后端污水处理中蒸发结晶工艺及设备进行耦合，形成一套全新的工艺技术路线，具体实施如下：

    工艺流程：

    第一步：将低温段烟气、炉汽通过鼓风机等引入水洗罐中，同时将生产中余热水，温度和组分可以不限定，但要考虑到水中组分与烟气、炉汽中组分是否有剧烈化学反应问题。如果是会产生爆炸等重大危险隐患的组合混合方式，就要排除在外，不可以使用该类水源。如果反应后是强酸、强碱（这种反应实际生产中可能性很小，基本上可以忽略），就要考虑罐材料选用问题。一般反应如产生弱酸性、弱碱性，可以选用耐腐蚀的不锈钢罐体、搪瓷罐体或挂衬胶罐体等材料，具体材料选用要根据实际工况来确定；

    第二步：水洗后的高温液体，此时烟气、炉汽已经与热水融合，变成有一定温度的液体了。根据我们的经验，混合液体温度要控制在95℃以上最好，温度控制可以通过气、液比例来调控，水洗混合后温度不要低于95℃，具体控制比例要根据实际工况来计算后确定；

    第三步：将水洗罐中高温液体泵入闪蒸罐中进行闪蒸，闪蒸温度可以控制在86-90℃，闪蒸汽通过闪蒸罐上部进入汽液分离罐进行汽液分离（汽液分离罐是可以根据实际闪蒸情况进行选配，确定是否增加汽液分离罐），闪蒸出来的蒸汽进入双螺杆蒸汽nianxiangyuan 中进行压缩、增压增温，达到低低压蒸汽要求，罐体底部的高温液体泵送到蒸发结晶器中，进入蒸发结晶工艺段；

    第四步：将经过蒸汽nianxiangyuan 加压加温后的低低压蒸汽给蒸发结晶器进行换热，或直接外用也可以，接入生产中需要低低压蒸汽的工艺段中；

    第五步：高温废液经过蒸发结晶，产生的二次蒸汽重新引入蒸汽nianxiangyuan 或汽液分离罐中，进行二次蒸汽循环加压再利用，实现自身热循环。蒸发母液可套用或者蒸干，或直接泵送到污水站中统一处理。

    第六步：蒸发结晶后产生的废盐，可以作为危废或者固废统一处理，或根据其组分中是否有高价值的成分进行处理。如果具备可回收的经济性，再进行下一步的分盐结晶，达到资源化回收再利用的目标。

    采用上述工艺路线，首先是把低温段炉汽、烟气中潜热全部取出利用；其次将生产中产生的一定温度的废水，进行二次利用，这样就减少了污水站后续污水处理量的问题；三是产生一定气量的低低压蒸汽，可以减少新鲜蒸汽的消耗，实现节能和减排的双重作用；四是将烟气、炉汽中有些组分通过结晶的方式，从气体治理变成后面的危废、固废处理，可以减少处理量和降低处理费用。在蒸发结晶中，可以采用热法分盐工艺，能够把一部分有经济价值的组分通过结晶盐的方式回收再利用，给企业增加了经济效益，减少了成本支出，起到了一举多得的目的。

    近几年来，我们采用这种新工艺流技术方案，已经为多个生产单位实现了低温段烟气、炉汽的余热耦合利用，实现了节能、减排、降耗、增效的目标，但距离全面、高效、低碳、绿色生产的应用推广，还有很多工作要做，以后我们将不断完善核心技术工艺包和设备，来为我们石化行业的“双碳”目标的实现而尽一份努力和付出。

    注：本文为作者原创，非引用或借用，如有雷同或相似之处，请联系作者。

来源：本站原创