成品堿中余熱利用技改總結

劉海松，李成霞

（江蘇省鹽?；び邢薰?，江蘇 濱海 224500）

離子膜法制堿工藝以產(chǎn)品質量高、綜合能耗低、環(huán)境污染小等特點逐漸成為燒堿的主要生產(chǎn)工藝。在目前能源緊缺的大環(huán)境下，最大限度地降低離子膜制堿過程的能源消耗，降低生產(chǎn)成本，增強企業(yè)競爭力，已成為氯堿企業(yè)的重要任務。

1 節(jié)能改造前后工藝流程簡述

在離子膜制堿工藝中，從電解槽出來的堿液溫度一般為85～88 ℃，一部分打入高位槽加純水重新回到電解槽，另一部分通過循環(huán)水冷卻到低于40 ℃送入罐區(qū)，見圖1。經(jīng)過分析，成品堿的這部分能量是可以利用的。

本次節(jié)能改造將成品堿換熱器的冷卻劑由循環(huán)水改造為電解工段自用的純水，純水通過純水泵進入成品堿板式換熱器，這樣，可以將這部分能量有效利用起來，又不需要增加額外的動力。通過改造，將純水加熱以后加入電解槽，從而使循環(huán)堿換熱器不再需要蒸汽加熱，節(jié)約蒸汽用量。改造后的流程圖見圖2。

圖1 節(jié)能改造前離子膜燒堿堿液循環(huán)流程圖

2 改造后節(jié)能量核算

2.1 32%堿液的比熱容計算

查表知：40～85 ℃純水的平均比熱容

CH2O=4 187 J/kg·℃

40～85 ℃氫氧化鈉的平均比熱容

圖2 節(jié)能改造后離子膜燒堿堿液循環(huán)流程圖

CNaOH=1 750 J/kg·℃

則40～85 ℃32%堿液的平均比熱容為：

2.2 可以利用的能量計算

計算以10萬t/a氫氧化鈉為基準，工作時間以每年8 000 h 計，成品堿經(jīng)過成品堿換熱器溫度由85 ℃降至40 ℃時，溫差△t=45 ℃。

則，每小時生產(chǎn)的32%堿量為：

整個過程可以重新利用的余熱為：

折算成蒸汽量為：

式中：ΔH 為180 ℃飽和水蒸氣與80 ℃冷凝水比焓之差值[1]。

2.3 改造后利用的能量計算

10萬t/a氫氧化鈉，每小時平均加入電解槽純水量為10 m3，純水經(jīng)過純水換熱器后平均溫度由15 ℃升至60 ℃，這段溫度區(qū)間里水的平均比熱容可按4 200 J/kg·℃計算（由于樹脂塔再生是間斷式的，計算按樹脂塔再生結束時加入電解槽純水計）。

每小時被純水吸收的熱量：

每小時節(jié)約蒸汽量：

則每天可以節(jié)約蒸汽近二十噸。

3 節(jié)能效果

本次節(jié)能技術改造主要工藝是通過電解工段的自用純水吸收電解槽出來的成品堿中的余熱，從而達到有效利用余熱的目的。通過對技改前后的工藝數(shù)據(jù)分析并結合離子膜燒堿企業(yè)的生產(chǎn)實踐，總結出節(jié)能技改效果。

（1）通過純水吸收成品堿中的余熱，使加入電解槽中的純水溫度平均升高了45 ℃以上，以該純水進行配堿，進入電解槽就不會降低電解槽槽溫。從而可以直接降低循環(huán)堿換熱器處的蒸汽使用量，平均每天可以直接降低蒸汽使用量約20 t。

（2）改造前，特別是在冬季樹脂塔再生用的純水溫度比較低，樹脂再生過程中溫差較大，很有可能造成樹脂破碎。技改后，由于樹脂塔再生用的純水與進槽的鹽水溫度相近，避免了由于溫差大使樹脂熱脹冷縮引起的破碎，同時，由于再生用的純水溫度提高還可以提高樹脂再生的活性，使樹脂的壽命大大延長，樹脂再生更加完全，樹脂塔性能得到顯著提高[2]。

（3）改造前，由于晝夜的環(huán)境溫差大，影響純水密度，加上純水加入電解槽時計量使用的是體積流量計，使得加入電解槽的純水量會隨環(huán)境溫度變化而變化，從而影響成品堿濃度。改造后，加入電解槽的純水溫度穩(wěn)定，堿濃度更便于控制。

［1］程殿斌，陳伯森，施孝奎.離子膜法制堿生產(chǎn)技術.北京：化學工業(yè)出版社，2008：54－60.

［2］劉光啟，馬連湘，劉 杰.化學化工物性手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2002：20，299.