利用热泵式热泵凝聚废热工业技术(会议论文)

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1、利用吸收式热泵回收凝聚废热工业技术一、前言吸收式热泵（AbsorptionHeatpumps）简称AHP是一种有效的节能装置，它可以分为两大类，第一类吸收式热泵是利用高温热能来提升低温热能，虽然消耗了高温热量，但却有效地回收了低温热量，使总能量利用率得以提高。第二类吸收式热泵是利用低温热量（排放的废热，60℃＜T＜100℃）向环境排放的同时对外作功，并在这部分功的作用下，把部分废热转移到更高的温位，加以重新利用。为区别起见，常把第二类吸收式热泵简称为AHT（AbsorptionHeatTransformer）。我国在工业用AHT的设计

2、开发上起步较晚，但随着国家经济的迅速发展，面临着能源供应日趋紧张和能源价格不断上涨的形式。因此，AHT作为节能环保装置，在国内应用推广的前景广阔。为此北京燕山石化公司研究院与大连理工大学化工学院合作，在研究院SBS中试装置上完成了《回收凝聚低温热源热泵系统的中试研究》，并于1997年11月26日通过中石化组织的技术鉴定。为早日将此技术工业化，燕化研究院与燕化橡胶厂共同在年产3万吨SSBR工业装置和2.5万吨SBS工业装置上开发了能共用的第一套5000kW工业级吸收式热泵技术，于1999年5月在燕化橡胶厂建成。经过近两年运行证明，AHT

3、技术可靠、操作简单，能随凝聚装置平稳生产，节能效果显著。此项目已于2001年2月28日通过中石化组织的技术鉴定。该技术在国内具有技术领先优势。北京燕山石油化工股份公司合成橡胶事业部是以生产合成橡胶，尤其以顺丁橡胶（简称BR）为主的大型石化企业。经过多年努力，国内合成橡胶的生产技术不断提高、日趋完善，至今其产品数量、质量居国内领先地位，部分产品（BR、SBS）已打入国际市场并有较高的声誉。但与国际同类产品相比，能耗偏高，这不但直接影响企业经济效益，同时也阻碍国产技术的对外出口，限制了合成橡胶事业进一步发展。另外，随着能源供应的日趋紧张、

4、能源价格不断上涨的形势及从可持续发展的角度出发，节约生产过程中的能源消耗，也将越来越重要。二、流程及技术特点1.凝聚工序简述燕化合成橡胶厂生产的BR是燕化公司自行开发的技术，经过多年不断的技术革新产品的质量已达到国际先进水平，能耗、物耗已降到历史最高水平。在合成橡胶、合成热塑性弹性体等生产装置中,对胶液的凝聚过程通常采用经典的釜式凝聚方法（流程见图-15）,凝聚工序的任务是将聚合生成的聚合物胶液喷入既作为传热介质又作为输送介质的热水中，通过水蒸汽提供的热量使溶液状的橡胶凝聚成颗粒状，并回收溶剂和未反应完全的单体。同时热水又可将聚合过程

5、中的残余催化剂洗净、脱除。胶液的凝聚过程是一个传热和传质偶合的过程，散入水中的胶粒从周围液相中吸收热量，胶粒中溶剂和未反应完全的单体因受热而通过胶粒疏松结构的众多孔蒸发进入周围液相。该工艺分为两个过程，即水蒸汽蒸馏过程和扩散过程。评价凝聚操作的指标主要是蒸汽消耗量和胶中含油量。从流程图可以看出，凝聚釜汽顶98℃左右的汽提气空冷器、循环水冷却器冷至35℃，进油水分层罐分离，回收溶剂油。由于汽提气的热量无法回收利用，一部分通过空冷器排入环境大气中，另一部分通过循环冷却水带走，造成巨大的浪费，同时对环境造成热污染。凝聚工序的蒸汽消耗占成品生

6、产总耗汽量的3/5以上。凝聚所耗的蒸汽主要有三个作用：①使胶液升温至汽提温度；②提供胶液中溶剂的汽化潜热；③把溶剂气带出凝聚釜回收。这中间①、②两项的耗汽量之和不足凝聚总耗汽量的1/3，大部分的蒸汽都用于第③项中。在现有的凝聚工艺条件下影响扩散过程的因素：⑴增加水和胶粒的温差，有利于传热、传质过程的进行，有利于胶粒中的溶剂分子扩散到胶粒表面；⑵胶粒的粒度越小，越有利于扩散过程的进行。胶液液滴在凝聚釜内分散得越小，胶粒表面和热水接触面就越大，通过油水界面传递过去的热量就越多，溶剂气汽化得就越快，从而越有利于扩散过程的进行。图-1　顺丁橡

7、胶凝聚工段流程2.顺丁橡胶凝聚热泵流程BR凝聚生产为双釜操作。由于两个釜的操作压力不同，即1＃釜气量大，2＃釜气量小，故只回收1＃釜汽提气余热。与SBS相比BR凝聚汽提气中油气的比例较高，大部分热量将在共沸温度下排放，相应合理的AHT规模为：6270KW/套。AHT切入凝聚系统的示意流程，如图-2所示。过去由凝聚釜顶流出的水蒸气和有机溶剂蒸汽的混合物（95℃）用空冷器进行冷凝，热量全部被空冷器排入大气。采用热泵后，95℃的废热被依次送入蒸发器和再生器作为驱动热源。从吸收器输出的热量用于加热循环热水，然后返回凝聚釜，以节省加热蒸汽。用A

8、HT回收燕化公司合成橡胶事业部顺丁橡胶装置凝聚工段汽提气余热的流程示意见图-2。AHT5安装在凝聚釜顶汽提气的出口管线上，一台空冷器。汽提气串联通过热泵的蒸发器、再生器，冷却冷凝后进入空冷器、水冷器将汽提气尾气进一步冷却