燒堿生產(chǎn)中節(jié)能技術(shù)分析

王瀟(內(nèi)蒙古工大華遠(yuǎn)工程技術(shù)有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

燒堿生產(chǎn)中節(jié)能技術(shù)分析

王瀟(內(nèi)蒙古工大華遠(yuǎn)工程技術(shù)有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

隨著社會的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，迫切要求著經(jīng)濟(jì)增長方式的轉(zhuǎn)變。目前，在燒堿生產(chǎn)過程中，許多工藝技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)無法跟上時代發(fā)展的腳步，因而，迫切需要轉(zhuǎn)向經(jīng)濟(jì)增長方式、變革生產(chǎn)工藝流程。當(dāng)前在燒堿生產(chǎn)中突出存在的問題，具體表現(xiàn)為設(shè)備的液位、壓力由回流泵、出口自控閥控制等環(huán)節(jié)，技術(shù)較落后，進(jìn)而造成大量能源的過度消耗、30%以上的動力電被浪費(fèi)在回流上?；诖?，本課題關(guān)于燒堿生產(chǎn)節(jié)能技術(shù)的研究，充分利用變頻技術(shù)、通過變頻調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速，以此來達(dá)到控制設(shè)備的液位、壓力的目的，從源頭上控制高能耗的生產(chǎn)方式。對此，本文提出了一種離子膜法工藝，該生產(chǎn)工藝，綜合能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量高，對環(huán)境造成的污染也比較小，已然成為了當(dāng)下許多企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注和引進(jìn)的一項(xiàng)節(jié)能工藝。

燒堿;生產(chǎn);節(jié)能技術(shù)

本文著重探討分析離子膜電解法在燒堿生產(chǎn)過程中的工藝應(yīng)用，從全過程管理控制的視角探尋出降低燒堿生產(chǎn)能源消耗、成本節(jié)約的對策方法。

1 燒堿生產(chǎn)工藝與設(shè)備

關(guān)于燒堿生產(chǎn)工藝與設(shè)備，主要是指在生產(chǎn)過程中的多道工序，包括二次鹽水、一次鹽水、氯氫處理以及電解等。對于燒堿企業(yè)來說，企業(yè)主要生產(chǎn)的就是鹽酸、燒堿或者是液氯等產(chǎn)品，在生產(chǎn)過程中，所需要使用到的設(shè)備主要是二合一蒸汽合成爐、離子膜電解槽、氯氣透平機(jī)。其中，二合一蒸汽合成爐需要6臺，離子膜電解槽需要8臺，氯氣透平機(jī)需要1臺。

2 燒堿生產(chǎn)工藝分析

2.1 一次鹽水生產(chǎn)工序

在燒堿生產(chǎn)工藝的全過程中，一次鹽水生產(chǎn)工序是第一道工序，這一環(huán)節(jié)比較關(guān)鍵。在實(shí)際操作實(shí)施上，主要是通過離子膜電解工序來獲取到生產(chǎn)所需要的淡鹽水。在獲取淡鹽水這一環(huán)節(jié)，一般需要經(jīng)過澄清桶運(yùn)用鋇法將一些二氧化硫去除掉，之后再和其他淡鹽水、深井水等放在一起置入到專用的化鹽水的存儲罐內(nèi)。根據(jù)業(yè)內(nèi)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究充分證明了，化鹽水桶內(nèi)，化鹽水一旦接觸到鹽層，在短時間內(nèi)會得到飽和粗鹽水，之后其將足量的氫氧化鈉加入到桶內(nèi)，與粗鹽水會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，再反應(yīng)之后，通過泵打入粗鹽水加壓溶氣罐，待完全溶氣之后，方可將三氯化鐵放入桶內(nèi)，緊接著進(jìn)入到預(yù)處理環(huán)節(jié)。在預(yù)處理器中，之前大量的Mg2+化合物會被去除掉，包括其中的一些化學(xué)雜質(zhì)都會被去除掉，緊接著將其裝進(jìn)到反應(yīng)罐內(nèi)，并在第一時間加入碳酸鈉化學(xué)物，兩者會再一次發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過后會流入到HVM膜的過濾器的內(nèi)部位置。在過濾器里，包括Ca2+、Mg2+等化合物，以及一些機(jī)械雜質(zhì)，會被清除掉。到了這一步，待加入足量鹽酸、亞硫酸鈉來進(jìn)一步調(diào)節(jié)pH值，并將游離氯去除干凈，便可送入到二次鹽水精制工序。

2.2 二次鹽水和制堿工序

一次鹽水生產(chǎn)工序完成之后，進(jìn)入到二次鹽水精制工序，即送入到精鹽水高位槽，緊接著進(jìn)入到電解槽。當(dāng)鹽水進(jìn)入到陽極室電解工序，便會產(chǎn)出濕氯氣，下一步就是送往到氯氣處理系統(tǒng)。之前的淡鹽水一部分經(jīng)氯酸鹽分解裝置除去氯酸鹽后，其便會與其他部分淡鹽水融合在一起，并一起進(jìn)入到脫氧塔，待脫氧完畢之后會立即送到一次鹽水工序。上述是陽極室電解工序，而陰極室電解工序中，所產(chǎn)生的濕氯氣，也會被送往氯氣處理系統(tǒng)，即32%的燒堿一部分去陰極液循環(huán)槽，另外一部分燒堿，則繼續(xù)送往到蒸發(fā)工序，讓其進(jìn)一步生產(chǎn)出高濃度的堿，而最后剩余的那一部分，則送往到燒堿中間槽。

2.3 蒸發(fā)工序

當(dāng)一次鹽水工序、二次鹽水工序完成后，即將進(jìn)入到蒸發(fā)工序。在這里來了解認(rèn)識一下蒸發(fā)裝置。在蒸發(fā)裝置的設(shè)計上，選用的是瑞典阿法拉伐三效逆流工藝，整個堿液流程如下：首先，當(dāng)離子膜電解工序送至的32%的燒堿通過上料泵之后，它會進(jìn)入到III效板式蒸發(fā)器這一環(huán)節(jié)，待被蒸發(fā)處理后，緊接著會被進(jìn)入到III效分離器，將濃縮堿液從分離器分離，從底部分離出來，再通過送料泵經(jīng)過2個預(yù)熱器（換熱）后，再一次進(jìn)入到II效蒸發(fā)器（流程如上），蒸發(fā)后進(jìn)入到II效分離器，濃縮堿液再一次從分離器的底部分離出來。之后再次通過濃縮堿泵，經(jīng)過2個預(yù)熱器（換熱）加熱處理之后，之中進(jìn)入到I效蒸發(fā)器，待蒸發(fā)處理后，濃縮堿液從分離器底部出來。

2.4 氯氫處理工序

在氯氫處理工序這一環(huán)節(jié)，將之前由電解來的高溫濕氯氣放入到洗滌塔、鈦管冷卻器、水霧捕集器、干燥塔、酸霧捕集器后，緊接著進(jìn)入到透平機(jī)對其加壓處理。加壓處理完畢之后，再將其分別送至液氯、HCI合成工序。電解來的高溫濕氫氣經(jīng)一級冷卻器冷卻進(jìn)入氫氣壓縮機(jī)加壓,再經(jīng)二級冷卻器冷卻及水霧捕集器脫水后送至HCl合成工序或排空。而之前來自于透平機(jī)的干氯氣在經(jīng)過（氯氣高壓機(jī)組）加壓處理之后，最終進(jìn)入到液化器?；禾幚碇笥诌M(jìn)入到液氯貯槽，對其進(jìn)行包裝處理，液化尾氣則送入到HCI合成工序。經(jīng)過HCI合成工序送至到合成崗位的氯氣，開始進(jìn)入到爐前阻火器，之后再進(jìn)入到合成爐。進(jìn)入到爐內(nèi)的液化尾氣與之前氯氫工序送來的原氯，在爐內(nèi)按照事先設(shè)置好的比例開始燃燒。

3 節(jié)能技術(shù)改造

3.1 節(jié)水技術(shù)改造

綜合考慮到以往燒堿生產(chǎn)過程中可能存在的一些工藝缺陷，決定對部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)工藝技術(shù)加以改進(jìn)、調(diào)整。首先需要關(guān)注的是對節(jié)水技術(shù)的改造。例如，一次鹽水工序泵的冷卻水變成了深井水，其排放量按照2m3/h的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，可以將制堿工序泵的冷卻水改變?yōu)榧儍羲?，在排放量?biāo)準(zhǔn)設(shè)定上，可以按照4m3/h的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行。此外，在蒸發(fā)工序泵這一工藝環(huán)節(jié)，也需要加以調(diào)整，可以將之前的冷卻水也改為深井水，并將排放量設(shè)定為1m3/h。值得注意的是，上述一次鹽水工序泵、制堿工序泵、蒸發(fā)工序泵，這些鹽水均外排，在這種局面下，一次鹽水則需要不斷補(bǔ)充深井水，因而造成大量的水資源被浪費(fèi)掉。考慮到這一點(diǎn)，在節(jié)水技術(shù)改造中，比如，一次鹽水、制堿、蒸發(fā)界區(qū)，這些區(qū)域內(nèi)，全部增設(shè)回收水池、回收水泵。如此一來，便可將每一道工序泵的冷卻水在使用后全部回收到回收水池內(nèi)，之后再經(jīng)過回收水泵將水送至到一次鹽水的鹽泥池內(nèi)。水達(dá)到鹽泥池后會先洗泥，經(jīng)濾機(jī)來處理。其中，過濾后的清液會回收至化鹽水貯罐內(nèi)，持續(xù)性的起到化鹽的效果，在這種工藝應(yīng)用環(huán)境下，不僅減少了一次鹽水的補(bǔ)水量，同時還可以最大限度降低每一道工藝對原鹽的消耗，很好的避免了物料的過度浪費(fèi)，環(huán)保效益也較良好。

3.2 一次鹽水工序

上述簡單介紹了節(jié)水技術(shù)的改造，其中也提到了一次鹽水工序這一環(huán)節(jié)。在一次鹽水工序節(jié)能技術(shù)改造中，需要對原設(shè)計總一次鹽水泵流量適當(dāng)調(diào)整。在原設(shè)計中的一次鹽水泵，其流量的大小主要受到泵出口自控閥的控制，它主要是通過過濾鹽水槽液位實(shí)現(xiàn)的連鎖控制。所以，基于這一點(diǎn)，我們可以專門從過濾鹽水槽液位這一環(huán)來考慮，比如可以采用由泵變頻來實(shí)現(xiàn)對過濾鹽水槽液位的連鎖控制。在具體的工序設(shè)計與調(diào)整上，例如在采用變頻控制的時候，最好在一次鹽水槽前加入鹽酸及亞硫酸鈉,避免在過濾鹽水槽液位變化調(diào)整泵變頻時,因鹽水流量的變化使鹽酸和亞硫酸鈉的加入量調(diào)整不及時造成鹽水品質(zhì)不合格。

3.3 制堿工序

在制堿工序這一環(huán)節(jié)，主要考慮到原設(shè)計中稀鹽酸泵流量的問題，因?yàn)樗ū昧髁浚┦怯杀贸隹趬毫突亓鏖y門來實(shí)現(xiàn)的手動控制，在這種情況下，時效性就相對比較差一些。從另一個方向來看，一旦泵出口壓力控制較高，各加酸點(diǎn)能夠保證穩(wěn)定的用酸量，但是，這種局面不會長久，因?yàn)殚L期處于較高的壓力水平下，該工序酸管道很容易出現(xiàn)泄漏的情況；相反，如果控制泵出口壓力水平偏低的話，在樹脂塔酸洗的時候，必須加大酸的使用量，在這種情況下，勢必會影響到內(nèi)部其他的鹽酸流量。一旦調(diào)整不夠及時，那么將會嚴(yán)重的影響到電解槽加酸量，相應(yīng)的一旦加酸量被降低或者短時間內(nèi)無法滿足要求，會因?yàn)槁葰饬康臏p少造成整個氯氣系統(tǒng)的壓力劇烈波動。總體上來看，上述提到的兩種情況，歸根到底還是對工序系統(tǒng)控制的問題，所以，只需要設(shè)定合適的泵出口壓力，無論是用酸量減少還是增加，整個鹽酸管路的流量及壓力水平均可以維持在一個穩(wěn)定的狀態(tài)，更重要的是，實(shí)現(xiàn)了自動化控制，可以最大限度的達(dá)到節(jié)能用電的目的。

3.4 氯處理工序

在氯處理工序這一環(huán)節(jié)，在第二部分工藝分析的過程中也提到過了，原設(shè)計中氯水泵出口率水的一部分是作為氯氣洗滌塔循環(huán)水，而剩余的水則被送往到淡鹽水脫氧工序。在整個過程中，從洗滌塔液位一直到脫氧工序管線，全部受到自控閥開度控制?？紤]到這一點(diǎn)，以及潛在的一些問題與技術(shù)缺陷，我們可以給氯氣泵電動機(jī)增加一個變頻器，以此來加強(qiáng)對洗滌塔液位的全過程控制。如此一來，不僅節(jié)能環(huán)保，還可以維護(hù)整個系統(tǒng)良好運(yùn)行下去。

其中，需要特別注意的是稀硫酸循環(huán)泵，因?yàn)樵谠到y(tǒng)設(shè)計中，稀硫酸循環(huán)泵出口硫酸，一部分主要是作為干燥塔填料段循環(huán)硫酸，而其余剩下的部分，全部是通過自控閥來送往到稀硫酸貯罐外銷。因此，需要適當(dāng)調(diào)整干燥塔液位到稀硫酸貯罐管線這一階段的控制，改變原有的泵出口壓力、回流閥門的手動控制。采用變頻器來實(shí)現(xiàn)對堿液循環(huán)量的總體控制，并適時調(diào)整變頻來滿足對堿液循環(huán)量增減的目的。如此一來，不僅有效的保障了每一道工藝生產(chǎn)對原料的實(shí)需求量，并且還可以節(jié)約至少35%的動力電。

4 結(jié)語

氯堿企業(yè)應(yīng)高度重視節(jié)能減排,無論從收益方面還是從保護(hù)環(huán)境方面都是有百利而無一害的,也希望各設(shè)計部門在設(shè)計時對節(jié)能多加考慮,為企業(yè)實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)打好基礎(chǔ)。

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