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摘要：本文是以降低ABS装置能耗为目的，通过研究接枝聚合釜换热效果对所消耗公用工程的影响，来研究对全装置能耗的影响，来实现降低大庆ABS装置能耗的目的。通过对ABS接枝聚合釜搅拌器和自动清洗系统进行改造，提高接枝聚合釜的换热效率，提高升温和降温的速度，最终确定改造对装置能耗的影响。
关键词：换热效率 能耗 搅拌器 自动清洗
【分类号】：TQ325.2
1 引言
石化行业是能源生产大户，同时也是能源
消耗大户。我国目前石化行业的总能耗占到全国能耗消费总量的16%。石化行业能耗偏高的现象不容忽视，节能降耗，首先就要从高耗能行业开始，石化行业首当其冲。
大庆石化ABS装置是引进韩国锦湖公司的专利技术，设计年产5万吨ABS树脂。2005～2006年装置完成了10万吨/年的改扩建工作，并在2006年实现产能一次达标10万吨/年。粉料部分采用乳液接枝聚合工艺，接枝胶乳经凝聚脱水、干燥制成ABS粉料。目前ABS装置接枝聚合采用的是6小时接枝聚合技术，利用釜式反应器进行间歇聚合生产，具有反應时间短、产品质量好的特点，在技术上实现了国内领先，取得了很好的经济效益和社会效益。
2 ABS装置能耗现状
大庆ABS装置在近三年来，能耗有小幅变化，基本维持在170 kgoil/t左右，主要原因是装置处于较为平稳的生产时期。
2.1 大庆ABS装置用能分布
ABS装置用能主要集中在水、电、汽、风，各种能源来源如表1所述，各种能源在装置综合能耗中所占比例不同，对装置能耗的贡献也不同，我们对2011年装置综合能耗的各项用能所占比例做了分析统计，如下图所示：
图1 大庆ABS装置能耗各项比例分布图
从图5可以看出，ABS装置用能共九项，其中电占41%，蒸汽占31%，氮气占13%，循环水占6%，这四项占整个能耗的94%。装置用电包括生产用电和照明用电，蒸汽主要用于聚合釜升温和胶乳凝聚过程，氮气主要用于粉料干燥系统和粉料输送储存以及胶乳储存氮封，循环水主要用于反应釜降温。
2.2 接枝聚合釜用能情况
由于接枝聚合单元没有公用工程计量表，无法单独对接枝聚合单元进行能耗计算，但从定性角度对该单元的能耗进行分析来看，接枝单元的能耗主要集中于电能、循环水、蒸汽和脱盐水，有极少量的氮气消耗。脱盐水是根据生产配方加入到物料中，无法改变。电能、循环水、蒸汽主要用于接枝聚合反应的升温降温和搅拌过程。能耗总量约占全装置的1/5。
目前ABS装置接枝聚合釜的搅拌器型式是桨式搅拌器，搅拌效果不好，剪切力大，造成接枝聚合反应析胶较多，并且由于接枝胶乳易挂壁的特殊性质和间歇分批生产，每台聚合釜反应几批后，釜内壁及搅拌器挂壁严重，影响接枝聚合反应的换热效果。通常每台釜生产4批后，反应温度就难以控制，在放热剧烈阶段，聚合温度降不下来；在升温阶段温度也上涨缓慢，因此在聚合反应升温和降温过程中消耗了大量的蒸汽及循环水，同时由于聚合釜升温降温缓慢，延长了聚合反应周期，相应地所消耗的电量增加，使全装置的能耗增加。因此接枝聚合釜的换热效果直接影响着装置的能耗。
3 提高接枝聚合釜换热效率的措施分析
目前接枝釜采用夹套和盘管共同换热，同时立式的盘管也起到了一定的折流作用。在利用接枝聚合釜的换热试验表明：反应釜彻底清洗干净后，将釜内盘管流程关闭，只用夹套进行换热。共连续生产4批，这说明利用聚合釜的夹套进行换热，换热效果可以满足生产要求。
如果对现有的换热设施进行改造，将釜内的盘管全部撤掉，安装新的搅拌能力更好的搅拌器。这样不但满足换热要求，并且存在以下优点：a. 用自动清洗器对釜内清洗不存在死角；b. 便于安装新的搅拌器。对现有自动清洗系统进行改造，改成每釜进行一次自动清洗。保证每批聚合反应具有良好的换热效果。自动清洗所用的新鲜水改成脱盐水，清洗后水直接进入物料中，在接枝胶乳凝聚过程中，进料的热水量相应也在减少。
4 改造后的换热效果及能耗情况分析
从现有的清洗设施和搅拌情况来看，以6批为一清洗周期来看， 每釜反应的后3批反应温度不易控制，升温降温缓慢，在连续进料放热剧烈阶段，由于温度难以控制，进料被迫停止30min左右，造成反应周期延长。每年约有1半批次的接枝聚合反应处于温度不易控制的状态。如果每反应3批进行清釜，将造成清釜过于频繁，影响产能。
从ABS装置中压蒸汽和循环水流量表的变化来看，每台接枝聚合釜升温时蒸汽的用量约为1000kg/h，降温时循环水的用量约为100m3/h左右。接枝釜搅拌器运行时电流在18～20A之间。
搅拌器及自动清洗系统改造后，实现聚合釜每批反应后清洗一次，保证聚合反应时具有良好的换热效果，反应过程中两次升温时间能够缩短1小时，在放热较剧烈阶段，循环水流量也相应降低50%，不必停止连续进料。每釜反应搅拌器运转时间将缩短2小时。
搅拌器及自动清洗系统改造后，接枝聚合单元预计每年节约蒸汽用量800吨，节约循环水用量160000m3，改造后，将用脱盐水取代新鲜水作为清洗水，清洗水直接进入下一道工序，这样每年可节约新鲜水大约10000吨。接枝聚合反应周期将缩短2小时，节约电能约12160kwh。装置每年按产能100000吨计算，节约的能耗如下表所示：
表-1 装置节约能耗统计表
从表中数值可以看出，接枝搅拌器及自动清洗改造后，约降低能耗1.1kgoil/t。
4 结论
1、通过对接枝聚合釜搅拌器及自动清洗系统进行改造，能够提高接枝聚合釜的换热效率。
2、搅拌器及自动清洗系统改造后，装置全年的累计能耗预计将降低1.1kgoil/t。
参考文献
[1] 冯宵 化工节能原理与技术 化学工业出版社
[2] 李小军 大庆ABS装置能耗分析及降低措施
关键词：换热效率 能耗 搅拌器 自动清洗
【分类号】：TQ325.2
1 引言
石化行业是能源生产大户，同时也是能源
消耗大户。我国目前石化行业的总能耗占到全国能耗消费总量的16%。石化行业能耗偏高的现象不容忽视，节能降耗，首先就要从高耗能行业开始，石化行业首当其冲。
大庆石化ABS装置是引进韩国锦湖公司的专利技术，设计年产5万吨ABS树脂。2005～2006年装置完成了10万吨/年的改扩建工作，并在2006年实现产能一次达标10万吨/年。粉料部分采用乳液接枝聚合工艺，接枝胶乳经凝聚脱水、干燥制成ABS粉料。目前ABS装置接枝聚合采用的是6小时接枝聚合技术，利用釜式反应器进行间歇聚合生产，具有反應时间短、产品质量好的特点，在技术上实现了国内领先，取得了很好的经济效益和社会效益。
2 ABS装置能耗现状
大庆ABS装置在近三年来，能耗有小幅变化，基本维持在170 kgoil/t左右，主要原因是装置处于较为平稳的生产时期。
2.1 大庆ABS装置用能分布
ABS装置用能主要集中在水、电、汽、风，各种能源来源如表1所述，各种能源在装置综合能耗中所占比例不同，对装置能耗的贡献也不同，我们对2011年装置综合能耗的各项用能所占比例做了分析统计，如下图所示：
图1 大庆ABS装置能耗各项比例分布图
从图5可以看出，ABS装置用能共九项，其中电占41%，蒸汽占31%，氮气占13%，循环水占6%，这四项占整个能耗的94%。装置用电包括生产用电和照明用电，蒸汽主要用于聚合釜升温和胶乳凝聚过程，氮气主要用于粉料干燥系统和粉料输送储存以及胶乳储存氮封，循环水主要用于反应釜降温。
2.2 接枝聚合釜用能情况
由于接枝聚合单元没有公用工程计量表，无法单独对接枝聚合单元进行能耗计算，但从定性角度对该单元的能耗进行分析来看，接枝单元的能耗主要集中于电能、循环水、蒸汽和脱盐水，有极少量的氮气消耗。脱盐水是根据生产配方加入到物料中，无法改变。电能、循环水、蒸汽主要用于接枝聚合反应的升温降温和搅拌过程。能耗总量约占全装置的1/5。
目前ABS装置接枝聚合釜的搅拌器型式是桨式搅拌器，搅拌效果不好，剪切力大，造成接枝聚合反应析胶较多，并且由于接枝胶乳易挂壁的特殊性质和间歇分批生产，每台聚合釜反应几批后，釜内壁及搅拌器挂壁严重，影响接枝聚合反应的换热效果。通常每台釜生产4批后，反应温度就难以控制，在放热剧烈阶段，聚合温度降不下来；在升温阶段温度也上涨缓慢，因此在聚合反应升温和降温过程中消耗了大量的蒸汽及循环水，同时由于聚合釜升温降温缓慢，延长了聚合反应周期，相应地所消耗的电量增加，使全装置的能耗增加。因此接枝聚合釜的换热效果直接影响着装置的能耗。
3 提高接枝聚合釜换热效率的措施分析
目前接枝釜采用夹套和盘管共同换热，同时立式的盘管也起到了一定的折流作用。在利用接枝聚合釜的换热试验表明：反应釜彻底清洗干净后，将釜内盘管流程关闭，只用夹套进行换热。共连续生产4批，这说明利用聚合釜的夹套进行换热，换热效果可以满足生产要求。
如果对现有的换热设施进行改造，将釜内的盘管全部撤掉，安装新的搅拌能力更好的搅拌器。这样不但满足换热要求，并且存在以下优点：a. 用自动清洗器对釜内清洗不存在死角；b. 便于安装新的搅拌器。对现有自动清洗系统进行改造，改成每釜进行一次自动清洗。保证每批聚合反应具有良好的换热效果。自动清洗所用的新鲜水改成脱盐水，清洗后水直接进入物料中，在接枝胶乳凝聚过程中，进料的热水量相应也在减少。
4 改造后的换热效果及能耗情况分析
从现有的清洗设施和搅拌情况来看，以6批为一清洗周期来看， 每釜反应的后3批反应温度不易控制，升温降温缓慢，在连续进料放热剧烈阶段，由于温度难以控制，进料被迫停止30min左右，造成反应周期延长。每年约有1半批次的接枝聚合反应处于温度不易控制的状态。如果每反应3批进行清釜，将造成清釜过于频繁，影响产能。
从ABS装置中压蒸汽和循环水流量表的变化来看，每台接枝聚合釜升温时蒸汽的用量约为1000kg/h，降温时循环水的用量约为100m3/h左右。接枝釜搅拌器运行时电流在18～20A之间。
搅拌器及自动清洗系统改造后，实现聚合釜每批反应后清洗一次，保证聚合反应时具有良好的换热效果，反应过程中两次升温时间能够缩短1小时，在放热较剧烈阶段，循环水流量也相应降低50%，不必停止连续进料。每釜反应搅拌器运转时间将缩短2小时。
搅拌器及自动清洗系统改造后，接枝聚合单元预计每年节约蒸汽用量800吨，节约循环水用量160000m3，改造后，将用脱盐水取代新鲜水作为清洗水，清洗水直接进入下一道工序，这样每年可节约新鲜水大约10000吨。接枝聚合反应周期将缩短2小时，节约电能约12160kwh。装置每年按产能100000吨计算，节约的能耗如下表所示：
表-1 装置节约能耗统计表
从表中数值可以看出，接枝搅拌器及自动清洗改造后，约降低能耗1.1kgoil/t。
4 结论
1、通过对接枝聚合釜搅拌器及自动清洗系统进行改造，能够提高接枝聚合釜的换热效率。
2、搅拌器及自动清洗系统改造后，装置全年的累计能耗预计将降低1.1kgoil/t。
参考文献
[1] 冯宵 化工节能原理与技术 化学工业出版社
[2] 李小军 大庆ABS装置能耗分析及降低措施