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      鹽化工總廠氯堿分廠能耗現(xiàn)狀及復極槽改造效果評價

      2013-09-05 08:41:50
      江漢石油職工大學學報 2013年5期
      關鍵詞:分廠燒堿氯堿

      姚 平

      (中國石化集團江漢石油管局理技術監(jiān)督處,湖北 潛江433124)

      江漢油田鹽化工總廠生產(chǎn)用電負荷7萬k W左右,是江漢油田的耗能大戶。其能耗主要集中在氯堿分廠,占鹽化工總負荷的80%,可以說氯堿分廠的能耗水平?jīng)Q定了鹽化工總廠的整體能耗水平。為了充分了解氯堿分廠的能耗狀況,節(jié)能監(jiān)測站于2012年對氯堿分廠的能耗現(xiàn)狀進行了全面調查,同時,對其電解Ⅱ車間的復極槽陰陽極涂層改造前后能耗進行了測試,并依據(jù)GB 21257-2007《燒堿單位產(chǎn)品能源消耗限額》的要求,作出了分析評價。

      1 氯堿分廠簡介

      目前,氯堿生產(chǎn)有隔膜法、水銀法和離子膜法,其中離子膜法在技術先進、工藝優(yōu)越性以及產(chǎn)品質量、節(jié)約能源等方面均占優(yōu)。氯堿分廠自1994年投產(chǎn)運行,主要采用離子膜制堿法。

      氯堿分廠經(jīng)過近20年的發(fā)展,不斷引進先進生產(chǎn)工藝,擴大再生產(chǎn),尤其是近10年來,在原有4萬t產(chǎn)能的基礎上擴大了16萬t,現(xiàn)已具有年產(chǎn)20萬t的生產(chǎn)能力。擴大再生產(chǎn)情況詳見表1。

      表1 氯堿分廠擴大再生產(chǎn)情況

      離子膜按槽型分為單極槽和復極槽,按循環(huán)方式分強制循環(huán)槽和自然循環(huán)槽,按極距分為普通電槽和膜極距(又稱零極距)槽。從能耗方面看,一般復極槽優(yōu)于單極槽,自然循環(huán)槽優(yōu)于強制循環(huán)槽,膜極距槽優(yōu)于普通電槽。

      由表1可看出,氯堿分廠在各個時期分別引進了強制循環(huán)復極槽、自然循環(huán)復極槽和膜極距自然循環(huán)復極槽等生產(chǎn)工藝,這幾種電槽基本代表了離子膜法的發(fā)展歷程。

      離子膜制堿工藝流程:利用鹽水在電解槽中電解,電解出來的液堿進入蒸發(fā)裝置生產(chǎn)高濃度燒堿,或者直接外賣;氯氣進入氯氣處理工序,一部分經(jīng)過凈化壓縮輸送至液化裝置液化,然后進行充裝成鋼瓶外賣,一部分送至化工園區(qū)供用戶使用;氫氣經(jīng)過凈化加壓,一部分送至化工園區(qū)用戶使用,一部分送至鹽酸裝置作為合成鹽酸的原料用氣。電解槽出來的淡鹽水經(jīng)過脫氯處理后,再經(jīng)過SRS裝置處理成合格淡鹽水送至化鹽工序使用;液化尾氣送至合成鹽酸裝置作為原料氣,充裝尾氣送至次鈉裝置吸收處理,工藝流程見圖1。

      圖1 氯堿分廠離子膜制堿法生產(chǎn)工藝流程圖

      2 氯堿分廠能耗現(xiàn)狀

      氯堿分廠有電解I、電解Ⅱ、電解Ⅲ、電解Ⅳ、電解Ⅴ五個車間,燒堿產(chǎn)品主要是質量分數(shù)分別為30%、32%、48%的液堿,其中30%和32%液堿的年產(chǎn)量在80%以上,其余為48%的液堿,本次調查了2009年、2010年、2011年3年的生產(chǎn)及能源消耗情況。

      2.1 電解單元單位產(chǎn)品交流電耗

      由各車間整流變耗電量,計算出噸堿的交流單耗,詳見表2。

      表2 氯堿分廠車間交流電耗情況統(tǒng)計表

      統(tǒng)計結果表明:

      1)按車間比較,電解單元交流單耗由大到小的順序為:電解Ⅰ>電解Ⅱ>電解Ⅳ>電解Ⅲ>電解Ⅴ。

      1994年投產(chǎn)的36臺單極槽單耗最高,2011年投產(chǎn)的膜極距單耗最低。電解Ⅱ、電解Ⅲ同為北化機生產(chǎn)同型號的強制循環(huán)復極槽,電解Ⅲ比電解Ⅱ節(jié)電4.0%,主要原因是電解Ⅲ極距比電解Ⅱ小。

      2)按年度比較,電解單元交流單耗由大到小的順序為:2010年 >2009年 >2011年。

      2.2 綜合能耗

      按質量分數(shù)30% ~45% 堿液標準,電解I、電解Ⅱ、電解Ⅲ3個車間為2008年6月1日前投產(chǎn)的裝置,屬現(xiàn)有燒堿裝置,應達到綜合能耗限定值為不大于500 kgce/t的標準;電解Ⅳ、電解Ⅴ為2008年-2011年投產(chǎn)的,屬新建的燒堿裝置,按投產(chǎn)12個月、24個月、36個月分別應達 到 綜 合 能 耗 準 入 值 350 kgce/t、360 kgce/t、370 kgce/t的標準。根據(jù)我們現(xiàn)場調查,除電解整流變裝置耗電量有計量外,其它用電以及蒸汽、新鮮水、純水等能源無單獨計量,其消耗量難以按每個車間分解,不能嚴格按投產(chǎn)年限對照標準考核。

      統(tǒng)計氯堿分廠生產(chǎn)及能源消耗情況,將各種能源的噸堿(折100%NaOH)消耗量折算成標煤,計算出噸堿(折100%Na OH)的綜合能耗。氯堿分廠生產(chǎn)及能源消耗情況統(tǒng)計詳見表3。

      表3 氯堿分廠生產(chǎn)及能源消耗情況統(tǒng)計表

      由表3可知,隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大,噸堿綜合能耗呈逐年下降的趨勢。2011年綜合能耗為344 kgce/t,達到燒堿裝置單位產(chǎn)品能耗限額先進值(≤350 kgce/t);2009年和2010年綜合能耗分別為370 kgce/t、358 kgce/t,均低于新建燒堿裝置單位產(chǎn)品能耗限額準入值370 kgce/t(≤36個月 );三年平均綜合能耗為355 kgce/t,略高于單位產(chǎn)品能耗限額先進值。由此可見,該廠噸產(chǎn)品綜合能耗指標達標。

      3 復極槽陰陽級涂層改造效果評價

      電解Ⅱ車間的A槽是2001年11月投產(chǎn)的強制循環(huán)復極槽,從近3年運行的電耗來看,遠高于電解Ⅲ同型號的C、D槽,與早期的單極槽電耗相當,是節(jié)能改造的重點。2012年3月,節(jié)能監(jiān)測站多次深入氯堿分廠,現(xiàn)場調查復極槽改造情況,檢查計量儀表的配備、安裝的位置與工作狀態(tài),制定了測試方案。由于電解Ⅱ車間A槽產(chǎn)量是同B槽合計的,因此只能將A、B槽共同作為分析對象,在保證B槽工作狀態(tài)基本不變的情況下,對A槽改造效果進行測試對比。

      電耗在燒堿生產(chǎn)綜合能耗指標所占比重最大,所以降低電耗是節(jié)能的重點,尤其是電解槽的直流電耗。而槽電壓又是影響電解槽直流電耗的主要因素,因此在測試節(jié)能效果時重點是檢驗平均槽電壓和直流電耗兩項指標。

      3.1 槽電壓分布狀況

      A槽共有單槽電極98對,在滿負荷狀態(tài)下,對各單槽電壓進行測試,比較改造前后的單槽電壓變化。對比改造前后結果可以看出,改造后單槽電壓下降明顯。

      1)實施改造前A槽的單槽電壓在3.30 V~3.74 V之間,平均極電壓為3.5 V,僅有3對單槽電壓低于3.4 V。

      2)實施改造后A槽的單槽電壓在3.05 V~3.54 V之間,平均電壓為3.2 V,僅有2對高于3.4 V。

      3.2 單位產(chǎn)品直流電耗

      改造前后電解Ⅱ車間(A槽改造、B槽保持原狀)直流電耗見表4。

      表4 電解Ⅱ車間直流電耗統(tǒng)計表

      3.3 改造后的節(jié)電率

      節(jié)能改造前后槽電壓及直流電耗對比詳見表5。

      表5 電解ⅡA槽節(jié)能改造前后電壓及電耗對比表

      數(shù)據(jù)顯示,A槽改造后,滿負荷狀態(tài)下平均電壓下降了0.31 V,A、B槽直流電耗合計下降了166 k Wh/t,節(jié)電率達到了6.9%,節(jié)能效果顯著。

      4 結論

      1)鹽化工總廠氯堿分廠積極采用節(jié)能型先進工藝和高效設備,注重老舊設備的節(jié)能改造,在產(chǎn)品能耗指標方面已達到國內先進水平。

      2)復極槽陰陽極涂層改造項目獲得預期效果,改造獲得成功,改造后的節(jié)能效果明顯。

      [1]GB 21257-2007,燒堿單位產(chǎn)品能源消耗限額[S].

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