氯堿生產(chǎn)中節(jié)能減排的措施

周云飛

(中鹽常州化工股份有限公司，江蘇 常州 213000)

氯堿生產(chǎn)中節(jié)能減排的措施

周云飛

(中鹽常州化工股份有限公司，江蘇 常州 213000)

氯堿；生產(chǎn)；管理；技術(shù)；節(jié)能減排

從管理和技術(shù)兩方面入手，介紹了氯堿生產(chǎn)裝置節(jié)能減排、降本增效的措施。

中鹽常州化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“中鹽常化”)是以生產(chǎn)氯堿產(chǎn)品為主的綜合性化工企業(yè)。 多年來(lái)，中鹽?；谌粘９芾碇袌?jiān)持節(jié)能新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新工藝的應(yīng)用，加大節(jié)能技術(shù)調(diào)研，充分利用節(jié)能成果，實(shí)現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品能耗的下降。生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中采取了一系列節(jié)電、節(jié)水、節(jié)蒸汽以及裝置系統(tǒng)改造等措施，通過(guò)管理節(jié)能和技術(shù)節(jié)能，減排降耗工作取得了顯著成效。

1 管理節(jié)能

1.1 生產(chǎn)管理系統(tǒng)信息化

中鹽?；{(diào)度中心建筑面積800 m2，整個(gè)調(diào)度中心在布局上分為DCS操作控制區(qū)、生產(chǎn)調(diào)度指揮區(qū)、多媒體視頻監(jiān)控區(qū)及生產(chǎn)協(xié)調(diào)會(huì)議區(qū)4個(gè)功能區(qū)，集DCS控制中心、視頻監(jiān)控中心、通信聯(lián)絡(luò)中心、生產(chǎn)調(diào)度中心于一體，滿足了信息傳遞全面、高效，調(diào)度指令準(zhǔn)確、及時(shí)的現(xiàn)代化工廠生產(chǎn)管理要求。

1.2 開(kāi)啟用電監(jiān)測(cè)和管理云時(shí)代

2016年5月，中鹽?；癁闈M足企業(yè)效能管理需要，建立企業(yè)級(jí)電能數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)重要配電回路、主要用能設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)，依托電能云軟件系統(tǒng)，對(duì)企業(yè)電能消耗、設(shè)備運(yùn)行、生產(chǎn)作業(yè)行為、用電安全隱患、電能精細(xì)化管理等項(xiàng)目進(jìn)行全過(guò)程診斷和分析，有針對(duì)性地采用“電源優(yōu)化、配網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化、電能優(yōu)化、管理優(yōu)化”等措施，對(duì)分廠、車間、各生產(chǎn)線、重要設(shè)備等進(jìn)行細(xì)分管理和對(duì)標(biāo)管理。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，基本實(shí)現(xiàn)電能消耗過(guò)程、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和生產(chǎn)作業(yè)行為的“可視化、數(shù)字化、精益化”管理。

1.3 確保生產(chǎn)裝置安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)運(yùn)行

中鹽常化通過(guò)隱患普查、技改創(chuàng)新、強(qiáng)化管理、對(duì)標(biāo)管理，全面保障安全、環(huán)保、社會(huì)效益，降低生產(chǎn)成本，提高綜合效益；強(qiáng)化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理，細(xì)化崗位技能培訓(xùn)，提升員工操作技能；全員排查安全隱患，避免生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

2 技術(shù)節(jié)能

2.1 離子膜電解槽膜極距改造

中鹽?；灿?套電解裝置，分別為：10萬(wàn)t/a北化機(jī)ZMBC-2.7型、6萬(wàn)t/a旭硝子公司F2-5.6型、1萬(wàn)t/a旭硝子公司B1型和8萬(wàn)t/a北化機(jī)ZMBC-2.7型電解槽。改造前電解槽槽電壓偏高，電流效率偏低，電解槽性能下降，各項(xiàng)消耗日趨增加。鑒于此，中鹽?；瘜?duì)電解槽進(jìn)行了改造，在原陰極網(wǎng)表面增加彈性活性網(wǎng)，使陰極網(wǎng)貼向陽(yáng)極網(wǎng)，陰、陽(yáng)極極距由1.8～2.2 mm降至離子膜厚度，從而使單元槽電解電壓降低，達(dá)到電耗降低[1]。其主要改造內(nèi)容為：極片改為膜極距，更換所有陰陽(yáng)極墊片及離子膜。2010年底，中鹽常化進(jìn)行了10萬(wàn)t/a離子膜改造。改造后噸堿電耗下降153 kW·h，全年可節(jié)電1 500 萬(wàn)kW·h以上，年節(jié)約電費(fèi)超過(guò)900萬(wàn)元。2011年底進(jìn)行了8萬(wàn)t/a離子膜改造。膜極距改造前，運(yùn)行電流12.0 kA時(shí)平均單元槽電壓為3.25 V；改造后運(yùn)行電流12.0 kA時(shí)平均單元槽電壓為3.01 V，電壓降低0.24 V。每臺(tái)電解槽132個(gè)單元，年運(yùn)行時(shí)間為8 000 h，電價(jià)按0.60元/(kW·h)計(jì)，每臺(tái)電解槽年節(jié)約電費(fèi)約175萬(wàn)元，5臺(tái)電解槽年節(jié)約電費(fèi)875萬(wàn)元。此外，電解槽膜極距改造后，更進(jìn)一步降低電解槽的運(yùn)行成本，提高單槽產(chǎn)量(目前E槽運(yùn)行電流達(dá)13 kA)，為企業(yè)創(chuàng)造了更大經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 膜法脫硝技術(shù)

常用的除硫酸根工藝主要有鋇法和鈣法[2-3]，一般工藝過(guò)程為：

這2種加藥工藝對(duì)環(huán)境污染比較大，運(yùn)行成本較高，特別是采用鋇法除硫酸根，以上問(wèn)題更加突出。

中鹽?；F(xiàn)采用CIM膜法脫硝工藝。CIM膜法脫硝工藝主要分為預(yù)處理和膜分離2個(gè)單元。預(yù)處理單元是在淡鹽水中加入Na2SO3稀溶液去除其中的游離氯至零，經(jīng)過(guò)淡鹽水冷卻器降溫至工藝要求，用鹽酸稀溶液調(diào)節(jié)pH值達(dá)到工藝指標(biāo)，進(jìn)入原料鹽水槽儲(chǔ)存待用； 膜分離單元是經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的淡鹽水通過(guò)原料鹽水輸送泵、高壓泵和循環(huán)泵輸送到膜組件，在一定操作條件下進(jìn)行脫硝。滲透液作為脫硝淡鹽水送至回收鹽水低位槽，然后送至化鹽單元；濃縮液作為富硝鹽水，一部分通過(guò)循環(huán)泵進(jìn)入膜組件進(jìn)行循環(huán)濃縮，另一部分送至富硝鹽水中間槽，然后送至界區(qū)外。

CIM膜法脫硝技術(shù)采用物理方法從鹽水中分離硫酸鈉，無(wú)須投加除硝藥劑，無(wú)毒無(wú)害，無(wú)廢液排放。 CIM專用膜優(yōu)點(diǎn)是單位體積內(nèi)有效膜面積較大，水在膜表面流動(dòng)狀態(tài)較好，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。采用循環(huán)工藝，操作彈性大，生產(chǎn)穩(wěn)定。預(yù)處理過(guò)程不采用活性炭過(guò)濾器，可避免活性炭飽和后游離氯直接損傷膜，同時(shí)防止活性炭和SiO2對(duì)膜的污染，也避免了活性炭再生工序所帶來(lái)的麻煩。采用PLC控制系統(tǒng)控制整個(gè)工藝系統(tǒng)，整套系統(tǒng)含有邏輯控制、工藝參數(shù)的檢測(cè)、顯示等功能，可以協(xié)調(diào)前后工藝工序，確保整個(gè)膜系統(tǒng)維持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 燃?xì)溴仩t節(jié)能改造

中鹽?；?jīng)過(guò)充分的調(diào)研和論證后[4-7]，將現(xiàn)有的3套電解生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的放空氫氣回收至新建氫氣氣柜，采用氫泵將氫氣送至燃?xì)溴仩t作為燃料，產(chǎn)生的蒸汽并入公司管網(wǎng)。項(xiàng)目實(shí)施后，產(chǎn)生蒸汽(壓力0.8～1.0 MPa，溫度184 ℃)約3.5萬(wàn)t/a，有效減少了蒸汽的購(gòu)入量。

2.4 鹽酸夾套合成爐余熱回收

中鹽?；?jīng)過(guò)調(diào)研并論證后[8-13]，將使用的敞口式普通二合一石墨鹽酸合成爐(SSL型)改為封閉式的二合一石墨蒸汽鹽酸合成爐(SSL-G型)，鹽酸夾套冷卻水由涼水塔循環(huán)水改為純水，用少量的純水進(jìn)合成爐夾套換熱冷卻，可副產(chǎn)低壓蒸汽供進(jìn)槽鹽水預(yù)熱。中鹽常化一般生產(chǎn)1 t氯化氫可副產(chǎn)0.5～0.6 t蒸汽，年產(chǎn)生低壓蒸汽2.4萬(wàn)t。

2.5 氯氣液化系統(tǒng)改造

(1)中鹽?；瘜?duì)氯氣液化系統(tǒng)進(jìn)行了改造，將氨(R717)制冷改為氟利昂(R22)制冷，冷凍機(jī)利用原有機(jī)器改造，蒸發(fā)器采用原有設(shè)備，新增氯氣液化模塊及部分設(shè)備，改造后系統(tǒng)分兩套。其中一套將R22直接供氯氣液化，由原來(lái)的載冷劑氯化鈣鹽水改為制冷劑R22直冷，一方面降低冷量的損耗，另一方面節(jié)省鹽水配制及鹽水輸送泵電耗；另一套將R22制冷凍鹽水供三氯氫硅裝置。

(2)原廢氯換熱。進(jìn)入氯氣冷凝模塊前的原氯氣溫度較高，而出氯氣冷凝模塊的廢氯溫度為-14 ℃，冬天廢氯管道上有結(jié)冰，夏天進(jìn)出氯氣冷凝模塊的氯氣溫度差更大，既影響了氯氣液化效率，又降低了鹽酸爐氯氣溫度，能量損失較大。中鹽常化新增了換熱器，充分利用廢氣冷量，冷卻原氯，降低原氯溫度，提高氯氣液化效率，降低冷凍負(fù)荷。改造后，夏季冷凍負(fù)荷大大降低，可少開(kāi)1臺(tái)小螺桿壓縮機(jī)，每年直接節(jié)約費(fèi)用39萬(wàn)元以上。

2.6 循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能改造

中鹽?；h(huán)冷卻水系統(tǒng)水泵的電動(dòng)機(jī)都是以定速運(yùn)轉(zhuǎn)，再通過(guò)改變水泵出口管路上的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)給水量。循環(huán)水冷卻系統(tǒng)共有7套涼水塔，泵機(jī)較多，且水泵大部分功率在75 kW以上。改造前，循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在大馬拉小車的問(wèn)題，設(shè)備選用和管路設(shè)計(jì)不合理，處于低效率運(yùn)行狀況；系統(tǒng)的水量調(diào)節(jié)靠節(jié)流閥人工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)，水泵閥門(mén)開(kāi)度都有一定的余量，有的閥門(mén)開(kāi)度只有1/3，節(jié)電改造余地較大。將電動(dòng)機(jī)定速運(yùn)轉(zhuǎn)改為根據(jù)所需流量來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速后，節(jié)約了大量電能。

變頻改造的水泵共有38臺(tái)，以其中3臺(tái)200 kW的水泵電動(dòng)機(jī)為例說(shuō)明。該冷水泵采用1備2用，對(duì)此3臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻改造。對(duì)其中2臺(tái)200 kW的水泵電動(dòng)機(jī)實(shí)行變頻控制，采用西門(mén)子公司生產(chǎn)的變頻器，另一臺(tái)200 kW的水泵電動(dòng)機(jī)采用智能控制，保持休眠狀態(tài)。管網(wǎng)壓力達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定壓力后，備用水泵不工作，實(shí)行休眠；一旦系統(tǒng)壓力跌到設(shè)定的低壓，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行工頻啟動(dòng)。同時(shí)降低其他泵機(jī)頻率，以維持系統(tǒng)運(yùn)行在最節(jié)能的狀態(tài)。本系統(tǒng)中3臺(tái)水泵可互為主/副泵，故障時(shí)可方便切換。

2.7 鹽水工藝優(yōu)化

將TTS促進(jìn)劑應(yīng)用于鹽水工藝中。具體操作流程為：在TTS藥劑貯罐中配制好一定濃度的TTS促進(jìn)劑，用計(jì)量泵把TTS加入到1#反應(yīng)桶出口粗鹽水中，在九思膜過(guò)濾器出口設(shè)置TTS在線濃度分析儀，利用濃度儀的分析結(jié)果自動(dòng)控制TTS的加入量。在螯合樹(shù)脂塔出口設(shè)置1臺(tái)鈣鎂在線分析儀，根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整螯合樹(shù)脂塔的運(yùn)行時(shí)間。每天分析二次精制鹽水鈣鎂含量，與在線分析儀的分析結(jié)果比對(duì)，確保在線分析儀完好。

鹽水工藝優(yōu)化后，降低了過(guò)濾鹽水中鈣、鎂、鍶的含量，從而大大降低了螯合樹(shù)脂塔的負(fù)荷，使樹(shù)脂塔的再生周期延長(zhǎng)至10天以上，延長(zhǎng)了螯合樹(shù)脂的使用壽命，降低了螯合樹(shù)脂的消耗量，降低了樹(shù)脂塔的再生費(fèi)用。

改造前，螯合樹(shù)脂塔每天再生1塔，所需再生費(fèi)用147 420元/月；改造后，螯合樹(shù)脂塔再生周期可延長(zhǎng)至10天，每月樹(shù)脂塔再生3次，所需再生費(fèi)用14 742元/月，每月可節(jié)約的再生費(fèi)用為132 678元，減少?gòu)U水排放1 350 t/月，降低螯合樹(shù)脂消耗量產(chǎn)生的效益5 265元/月。排污費(fèi)按10元/t計(jì)算，工藝優(yōu)化后每年產(chǎn)生的效益:

132 678×12+1 350×12×10+5 265×12≈181.7萬(wàn)(元)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)幾年來(lái)的不斷改造，中鹽?；葔A產(chǎn)品綜合能耗持續(xù)降低，實(shí)現(xiàn)了“綠色低碳”可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

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[編輯：董紅果]

Measures to save energy and reduce consumption in chlor-alkali production

ZHOUYunfei

(Changzhou Chemical Industry Co., Ltd. of China National Salt Industry Corporation, Changzhou 213000, China)

chlor-alkali; production; management; technology; energy saving and emission reduction

The measures to save energy, reduce emission, lower cost and increase profit in chlor-alkali production were introduced from aspects of management and technology.

周云飛(1978—)，男，化工工程師，注冊(cè)安全工程師，助理能源管理師，2001年畢業(yè)于常州大學(xué)精細(xì)化工專業(yè)，現(xiàn)任中鹽常州化工股份有限公司生產(chǎn)部部長(zhǎng)，從事生產(chǎn)管理、能源管理工作。

2016-10-09

TQ083.4

B

1008-133X(2017)01-0043-03