郭志强
（新乡中新化工有限责任公司，河南 获嘉453800）
［摘 要］新乡永金化工有限公司200 kt/a煤制乙二醇装置由于工艺设计方面存在一些不足等，经常出现1.7 MPa蒸汽放空而0.5 MPa蒸汽供应不足的情况。为此，基于乙二醇装置区内的蒸汽供需实际运行数据，通过热量衡算对乙二醇界区内0.2 MPa蒸汽系统、0.5 MPa蒸汽系统、1.7 MPa蒸汽系统进行蒸汽供需平衡核算，据核算结果提出各压力等级蒸汽供需优化方案：将部分1.7 MPa蒸汽减温减压送至0.5 MPa蒸汽管网，可解决1.7 MPa蒸汽富余而0.5 MPa蒸汽供应不足问题；将羰化反应预热器所用0.5 MPa蒸汽改为0.2 MPa蒸汽，可解决0.2 MPa蒸汽富余问题，并为0.5 MPa蒸汽管网减负。优化方案实施后，装置100%负荷下的实际生产情况表明，乙二醇合成系统的蒸汽得以梯级利用，各压力等级蒸汽实现了供需平衡，降低了乙二醇装置的蒸汽消耗，装置能效水平得到提升，助力了乙二醇装置生产成本的降低。
［关键词］煤制乙二醇装置；0.2 MPa蒸汽管网；0.5 MPa蒸汽管网；1.7 MPa蒸汽管网；热量衡算；供需平衡；供需优化
［中图分类号］TQ223.16+2 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）05-0076-05
0 引 言
新乡永金化工有限公司（简称永金化工）200 kt/a煤制乙二醇装置采用草酸酯催化加氢制乙二醇工艺，于2012年3月29日成功投产；所需8.8 MPa、1.7 MPa、1.0 MPa、0.5 MPa四个等级的蒸汽分别由界外9.8 MPa、2.5 MPa（1.7 MPa蒸汽、1.0 MPa蒸汽均由2.5 MPa蒸汽减压而得）、0.6 MPa等级蒸汽管网供给，界内蒸汽主要为汽轮机（C201）1.7 MPa背压蒸汽减压产生。饱和蒸汽有关物理参数见表1。
由于工艺设计方面存在一些不足等，实际生产中，永金化工乙二醇装置经常出现1.7 MPa蒸汽放空而0.5 MPa蒸汽供应不足的情况，蒸汽管网各等级蒸汽的供需不平衡，不仅造成浪费，而且不利于系统的稳定运行。为此，结合实际生产运行数据，通过热量衡算，计算出各用户的蒸汽需求量，在此基础上进行工艺优化，以助力系统的蒸汽供需平衡，降低乙二醇的生产成本。以下对有关情况作一简介。
1 0.2 MPa蒸汽系统供需平衡
0.2 MPa蒸汽主要来源为0.5 MPa蒸汽经阀门减压以及羰化反应副产、脱氢反应副产，0.2 MPa蒸汽用户为草酸酯精馏塔（T202）和溴化锂制冷机组。
1.1 羰化反应系统0.2 MPa蒸汽产量
羰化反应系统主反应方程式为2CO+2CH3ONO====(COOCH3)2＋2NO。羰化反应体系物质NO、CO、CH3ONO、(COOCH3)2的标准焓（△Hf.298）分别为90.25 kJ/mol、-110.525 kJ/mol、-67.00 kJ/mol、-708.90 kJ/mol，由此可以计算羰化反应主反应的标准摩尔生成焓△H羰化=2△H（NO）+△H（DMO）-2△H（CH3ONO）-2△H（CO）=2×90.25+（-708.90）-2×（-67.00）-2×（-110.525）=-173.35 kJ/mol。
乙二醇装置100%负荷下CO的加入量为20 000 m3/h（标态，下文无特别说明处均为标态），10%负荷下CO加入量为2 000 m3/h，即10%负荷下的羰化反应热Q羰化=2000×1000/（22.4×2）×173.35=7 738 839 kJ/h，0.2 MPa蒸汽汽化热（Q汽化）为2 204.6 kJ/kg，则乙二醇装置10%负荷下羰化反应热副产0.2 MPa蒸汽量m=Q羰化/Q汽化=7738839/2204.6=3 510.3 kg/h≈3.51 t/h。
乙二醇合成系统内物质较多，CO含量约45%、N2含量约20%，且CH3ONO（MN）、NO等物性数据难以查出，而N2和CO的比热容相近，简化处理，假设乙二醇合成系统内物质全部为N2，羰化反应预热器（E109）出口温度100 ℃，羰化反应器（R201）出口温度133 ℃，循环气量180 000 m3/h，循环气的定容比热容Cv=0.741 kJ/（kg·℃）。循环气吸热量Q循环=m×Cv×△T=180000×0.741/22.4×28×（133-100）=5 501 924 kJ/h，循环气吸热量折合0.2 MPa蒸汽量m循环=Q循环/Q汽化=5501924/2204.6=2 495.65 kg/h≈2.50 t/h，即循环气移热量相当于0.2 MPa蒸汽2.50 t/h。
据上述计算，10%负荷下羰化反应系统净副产0.2 MPa蒸汽量为3.51-2.50=1.01 t/h。采用同样的计算方法可得出不同负荷下羰化反应系统副产0.2 MPa蒸汽量，见表2。
1.2 脱氢反应系统0.2 MPa蒸汽产量
更多内容详见《中氮肥》2022年第5期