煤气化废水酚氨回收装置的节能研究

引言

在煤化工生产过程中，煤气化废水的处理是重要环节，而酚氨回收装置在其中承担着回收有用物质、减少污染的重要职责。然而，目前许多企业的酚氨回收装置能耗较高，这一问题逐渐成为制约企业发展的瓶颈。随着国家对节能减排要求的不断提高，如何降低该装置的能耗已成为行业内亟待解决的问题。基于此，本文对煤气化废水酚氨回收装置的节能进行研究，旨在为解决能耗问题提供思路。

一、煤气化废水酚氨回收装置的能耗现状解析

1.1 核心单元设备的能耗分布特征

煤气化废水酚氨回收装置的核心单元设备主要包括萃取塔、蒸氨塔、精馏塔、循环泵以及各类换热器等，这些设备的能耗在装置总能耗中占比各不相同。其中，蒸氨塔由于需要持续加热以实现氨氮的脱除与回收，能耗占比相对较高，通常在总能耗的 30%-40% 左右。精馏塔在对酚类物质进行提纯时，为维持塔内不同的温度梯度，也需要消耗大量的热能，其能耗占比约为 25%-35% 。循环泵等动力设备负责物料的输送，主要消耗电能，能耗占比约为 10%15% 。

1.2 工艺运行参数与能耗的关联机制

工艺运行参数与装置能耗之间存在密切的关联。以蒸氨塔为例，其运行温度、压力以及蒸汽用量等参数直接影响能耗。当温度过高或蒸汽用量过大时，虽然能提高氨氮的脱除效率，但会导致能耗大幅增加；而温度过低则可能使脱除效率下降，需要更长的处理时间，间接增加能耗。在萃取环节，萃取剂与废水的比例、搅拌强度等参数也会影响能耗，比例不当或搅拌强度过高，会增加动力设备的负荷，从而消耗更多电能。

1.3 现有节能措施的应用局限

目前，部分企业在酚氨回收装置中已采取了一些节能措施，如对设备进行保温以减少热量损失、采用高效电机替代传统电机等。但这些措施在应用中存在一定局限。设备保温措施虽能减少热量损失，但随着时间的推移，保温层会出现老化现象，节能效果逐渐减弱，且初期投入成本较高。高效电机的节能效果虽较明显，但仅能针对动力设备，对蒸氨塔、精馏塔等主要耗能设备的节能作用有限。

二、煤气化废水酚氨回收装置的节能潜力挖掘

2.1 热量回收与梯级利用的可行性分析

装置在运行过程中会产生大量的余热，如蒸氨塔塔顶排出的高温蒸汽、精馏塔塔釜的高温物料等，这些余热具有较高的回收利用价值。通过设置合适的换热器，可将这些余热用于预热待处理的废水或加热其他需要升温的物料，实现热量的梯级利用。例如，将蒸氨塔的余热用于预热进入蒸氨塔的废水，可减少蒸氨过程中的蒸汽消耗。从技术层面来看，现有的换热器技术已能满足余热回收的需求，且改造工艺相对成熟，不会对装置的正常运行造成太大影响。

2.2 动力设备运行效率提升的空间探索

装置中的动力设备，如循环泵、风机等，其运行效率存在较大的提升空间。目前，部分设备由于长期运行，出现了部件磨损、间隙增大等问题，导致运行效率下降，能耗增加。通过对这些设备进行定期检修和维护，更换磨损部件，调整设备间隙，可使设备恢复到较好的运行状态，提高效率。此外，对于一些负荷变化较大的设备，采用变频调速技术，根据实际负荷调整设备的运行速度，可避免设备在低负荷下的“ 大马拉小车” 现象，显著降低电能消耗。

2.3 工艺参数优化对能耗降低的潜在作用

工艺参数的优化对降低能耗具有显著的潜在作用。在现有的运行过程中，许多工艺参数是基于经验设定的，并未达到最优状态。通过开展系统的实验研究，找出各环节的最佳工艺参数，如蒸氨塔的最佳温度、精馏塔的最佳回流比等，可在保证处理效果的前提下降低能耗。例如，在萃取环节，通过优化萃取剂与废水的比例，可在保证萃取效率的同时减少萃取剂的循环量，降低动力设备的能耗。同时，对各环节的参数进行协同优化，使整个工艺系统处于最佳运行状态，避免因某一环节参数不合理而导致其他环节能耗增加的情况，进一步挖掘节能潜力。

三、煤气化废水酚氨回收装置的节能优化方向

3.1 高效换热设备与余热回收系统的集成应用

将高效换热设备与余热回收系统进行集成应用，是降低装置能耗的重要方向。高效换热设备如板式换热器、螺旋板式换热器等，具有传热效率高、占地面积小的特点，将其与余热回收系统结合，可更有效地回收装置运行过程中产生的余热。例如，采用板式换热器回收蒸氨塔和精馏塔的余热，并将回收的热量集中输送至需要加热的环节，形成一个完整的余热利用闭环。这种集成应用不仅能提高余热回收效率，还能减少设备的占地面积，降低系统的复杂性，便于操作和维护，在多家煤化工企业的实践中已得到初步验证。

3.2 变频技术与智能调控在动力设备中的适配

变频技术与智能调控的结合，能进一步提升动力设备的节能效果。在动力设备上安装变频装置，并结合智能控制系统，可实现设备运行的实时监控和自动调节。智能控制系统能根据装置的处理量、物料性质等参数，自动调整设备的运行频率，使设备始终处于最佳的运行状态。例如，当进入装置的废水量减少时，智能控制系统会自动降低循环泵的运行频率，减少电能消耗。同时，智能调控还能对设备的运行状态进行预警，及时发现设备的异常情况并通知维修人员，避免因设备故障导致的能耗增加和生产中断，这种适配方式已在一些自动化程度较高的工厂得到应用。

3.3 低能耗工艺路线与装置布局的协同改进

优化工艺路线，采用低能耗的工艺替代传统高能耗工艺，同时结合装置布局的改进，可实现能耗的降低。例如，将传统的单塔萃取工艺改为双塔串联萃取工艺，在保证萃取效率的前提下，可减少萃取剂的用量和动力设备的能耗。在装置布局上，将能耗较高的设备如蒸氨塔、精馏塔等集中布置，缩短物料输送的距离，减少管道中的能量损失。同时，合理规划设备之间的相对位置，便于余热的回收和利用，如将换热器靠近需要加热的设备布置，减少热量在传输过程中的损失。这种工艺路线与装置布局的协同改进，能从整体上降低装置的能耗。

四、结论

煤气化废水酚氨回收装置的节能研究对于降低企业生产成本、促进煤化工行业绿色发展具有重要意义。通过对装置能耗现状的分析可知，核心单元设备能耗占比不均、现有节能措施存在局限等问题较为突出。而在节能潜力方面，热量回收与梯级利用、动力设备效率提升及工艺参数优化等均有较大空间。未来，通过高效换热设备与余热回收系统的集成、变频技术与智能调控的适配以及低能耗工艺与装置布局的协同改进等优化方向，可有效降低装置能耗。但在实际应用中，需结合企业的具体情况选择合适的节能方案，以实现节能与生产效益的双赢。

参考文献

[1]何强,王锋,段炯,等.煤气化废水酚氨回收装置溶剂萃取单元工艺节能优化[J].石化技术,2023,30(05):34-36.

[2]李碧云,谢星,鲁思达.煤气化废水酚氨回收装置氨回收单元工艺的优化[J].肥料与健康,2022,49(04):36-39.

[3]薛慧峰,李星明,姚田.煤气化废水酚氨回收装置中脱酸脱氨塔的操作优化[J].山西化工,2021,41(04):93-95.