高秀华，杨会喜，王永杰

（1.沧州职业技术学院，河北 沧州061001；2.沧州聚隆化工有限公司，河北 沧州061001）

沧州聚隆化工有限公司（以下简称“聚隆化工”）从1999年建厂起电石乙炔VCM生产系统中使用活塞式压缩机氨制冷技术提供冷冻水。该技术较为落后，设备老化，制冷效率低下，造成制冷设备整体制冷能力下降，而且能源消耗很大。活塞式压缩机氨制冷设备还容易出现有毒气体氨气的泄漏，存在很大的安全及环境污染隐患。从2018年开始，聚隆化工随着装置的复产，准备陆续进行相关生产装置技术创新和改造，其中环保新型制冷节能技术改造主要是利用成熟的螺杆氟制冷技术替代原有的活塞式压缩机氨制冷技术，提高设备的制冷能力及自动化水平，达到节能降耗的目的，并消除安全隐患。

1 冷冻系统技术升级改造项目介绍

聚氯乙烯树脂是聚隆化工的主导产品，在氯乙烯单体（VCM）生产过程中多处工艺设备涉及冷冻水冷却。根据冷却温度要求的不同分别设置了-35~0℃冷冻水2套系统。乙炔气脱水、氯化氢脱水、VCM精馏等都涉及2套冷冻水系统。根据不同的工艺要求，0℃水系统共设9套相同的制冷量约184万kJ/h电机功率250 kW的氨制冷机组，4台流量486 m3/h功率75 kW的水泵；-35℃系统采用5台制冷量约59万kJ/h电机功率132 kW氨制冷机组，及3台流量200 m3/h功率75 kW水泵。制冷机组主要包括氨蒸发器、氨液分离器、氨压机、油气分离器、立式氨冷凝器、氨液储罐等设备，工作介质为氨。氨属于有毒类物质，常温状态为气体，主要对上呼吸道有刺激作用，被人吸入、接触后会引起中毒。氨泄漏会直接危害人体健康，同时还会对环境产生不良影响。聚隆化工的氨制冷系统从1999年开始使用，时间较长，一些关键部件长期磨损，同时设备的密封性能逐渐下降，随时可能出现氨气泄漏，造成整个氨制冷系统制冷能力不足，水、电及氨的消耗定额增加，不仅运行费用较高，还给安全生产和社会环境带来很大的隐患。

聚隆化工自建厂到现在20年间有多套螺杆氟制冷系统在其他装置成功使用，涉及裂解装置的激冷系统、液氯生产的氯气冷凝系统、聚合冷却系统等。如聚合系统的420万kJ的氟制冷供水系统，供应的5℃冷冻水。制冷系统由螺杆中温冷水机组、螺杆低温盐水机组等设备组成，其技术先进，自动化程度高，制冷效率高，采用半封闭式压缩机。制冷系统的制冷剂为氟利昂R22，具有无腐蚀、不燃烧、不爆炸、热稳定性和化学稳定性好等优点。自建成使用十多年来，机组一直运行平稳，安全可靠，且做到了无人值守，远程操控，故障提前预警提示等功能。氟制冷系统在聚合生产装置的实例应用情况表明螺杆冷水机组工艺先进，运行可靠，制冷效率高，实际制冷量可以达到或超过设计制冷量，完全符合冷冻水改造技术项目的要求。电石乙炔VCM装置采用氟制冷系统流程工艺与聚合冷却水系统工艺相似，因此，在电石乙炔VCM装置采用氟制冷系统替代氨制冷系统是完全可行的。

2 冷冻系统技术升级改造方案

聚隆化工从工艺流程着手，尽量利用厂区现有资源，充分利用原有氨制冷系统厂房、场地，将氟制冷系统在原址区域内。具体的改造过程包括拆除原有的氨压机，在其位置重做基础安装新制冷机组，安装2套螺杆0℃冷水机组（电机功率753 kW）、2套-35℃冷水机组（电机功率400 kW），在厂房外拆除氨冷盐箱，配套安装1台150 m3的0℃水罐3台卧式离心泵等设备，安装1台100 m3的-35℃水罐2台离心水泵。改造高压配电室、低压配电室；氟制冷节能技术改造项目共新增主体设备11台，电器仪表200台（套），阀门130个，铺设电缆和仪表线约8 000 m。

3 改造试运行过程中应注意的问题

（1）设备关键部件堵塞问题。在螺杆冷水机组和配套管线的安装调试过程中，为了防止关键部件堵塞，在蒸发器、控制阀、水泵等重要设备的进水管前安装临时过滤器，避免水中的杂质堵塞部件或杂物进入设备造成设备损坏。在制冷系统循环运行一段时间、管线内基本清洁后拆除临时过滤器滤网只保留骨架，管路系统保安过滤器改用50目滤芯，减少水压的损失。

（2）管线保温问题。为了防止管线表面凝露结霜，在这次施工过程中，严格按照国家标准规定施工，着重检查接缝处的处理情况。

（3）机器振动问题。为了防止机组振动影响管路安全，在机组进出口、水泵进出口均设置专用防振橡胶接头。

（4）做好防止制冷剂泄漏的应急措施。氟制冷剂是一种常用的制冷剂，无毒，没有气味，在制冷过程的温度范围内不燃烧，没有爆炸危险，而且热稳定性好，但如果其大量泄漏，遇明火会分解产生有毒气体，机组试运前要制定专项应急措施。

4 改造后运行总结

改造前，由于氨制冷系统老化，制冷能力不足，造成冷冻水送出不稳定，温度不达标，使氯乙烯单体生产不能满负荷，直接影响了氯乙烯的产量和质量。改造后，制冷系统冷冻水出水稳定，装置运行平稳，大大提高了制冷能力，保证了冷量供应，保证了氯乙烯的产量，达到了节能降耗、减少环境污染、消除氨隐患的目标。

改造后，制冷系统的用电功率比氨制冷系统低629 kW，装机容量减少22%，按全年运行8 000 h计算，则少耗电503.2万kW·h，产生经济效益300多万元。

另外，公司氨冷系统建于1999年，投入生产后未进行过大的技术改造，液氨储存系统的控制手段、电机的防爆要求等已不能满足现行规范的要求，完善这些措施需投资200万元，并且因装置老化，检修设备还需投入100万元左右；这样氨制冷要达到使用要求需投入资金近400万元。新购买制冷机组需投入资金630万元；如改为氟里昂螺杆机组只需多追加230万元改造资金，改造当年就可收回投资。同时，由于自动化水平的提高，冷冻岗位人员取消，节约人力10人，年节约工资支出60万元。

装置运行3个月以来，运行平稳，节电达到预期，改造达到预期效果。

5 结语

聚隆化工电石法VCM制冷系统节能改造，采用了目前先进的制冷工艺技术，不仅节约了能源，还使装置提升了自动化水平，实现了装置远程DCS控制和操作，消除了氨泄漏的风险。同时由于先进的制冷设备及自诊断故障联锁等自动化技术的引用，冷冻岗位取消的时机成熟，装置现场的人工干预不再需要，冷冻系统改造实现了技术减人的目的。