燒堿蒸發(fā)工藝節(jié)能技術改造

梁愛華

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305）

唐山三友氯堿有限公司原50%燒堿蒸發(fā)系統(tǒng)采用Ⅱ效逆流蒸發(fā)技術，年產能8萬t，中壓蒸汽單耗為0.78 t/t折百堿。自2017年9月，公司正式啟動燒堿蒸發(fā)裝置節(jié)能升級技改項目，將Ⅱ效燒堿蒸發(fā)工藝改造為Ⅲ效逆流蒸發(fā)節(jié)能工藝，根據(jù)目前運行數(shù)據(jù)分析，改造后蒸汽單耗已低至0.53 t/t折百堿，熱能消耗顯著降低。

1 堿性冷凝液回收利用

該公司燒堿蒸發(fā)系統(tǒng)的冷凝液主要有2種，一種是顯中性的蒸汽冷凝液，此冷凝液一部分在蒸發(fā)換熱系統(tǒng)中加熱稀燒堿液，其余回收至氯化氫合成工序的純水罐，用來副產蒸汽；另一種冷凝液為稀燒堿蒸發(fā)，含0.05%NaOH的堿性冷凝液，此部分直接回收至冷凝液儲罐，經加壓泵輸送至一次鹽水工序作為化鹽水使用。一方面避免堿性水排放至外環(huán)境打破水系平衡，另一方面回收水化鹽可降低粗鹽水除鎂過程中的燒堿加入量，節(jié)約生產成本。

部分企業(yè)將燒堿蒸發(fā)的堿性冷凝液回收用作電解槽的陰極補水，使堿性冷凝液得以實現(xiàn)直接回用、低品高用[1]。此用法有效保證了堿性冷凝液的高質回收及應用，效益明顯，可作為蒸發(fā)固堿體系節(jié)能減排相關技術改造的參考。但此方法也存在一些問題，即必需控制好堿性冷凝液中的重金屬離子濃度，否則將會對電解槽離子膜膜體有污染，直接影響離子膜燒堿生產運行的電流效率及生產安全。針對此問題，建議在堿性冷凝液的指標控制上，增加在線pH值計監(jiān)測及重金屬Cr、Ni離子檢測等，以便及時發(fā)現(xiàn)指標異常避免影響電解系統(tǒng)安全及穩(wěn)定。

此外，也有公司采用將蒸發(fā)固堿生產中的蒸汽冷凝水加入鹽酸調節(jié)至近乎中性，并入循環(huán)水生產系統(tǒng)的方式來回收堿性冷凝液[2]。鑒于堿性冷凝液的硬度、金屬離子含量及氯離子含量遠小于循環(huán)水管網體系，且只會給循環(huán)水體系造成小于1.5℃的溫差變化，幾乎對循環(huán)水生產體系造成的影響可忽略不計。但此方法增加鹽酸加入操作負荷及風險，且需及時監(jiān)測pH值變化，此外，針對事故風險防控把控較為復雜，一旦指標出現(xiàn)酸度偏高的異常狀況，將會直接腐蝕循環(huán)水系統(tǒng)的設備及管線，故此種改造比較適用于蒸汽冷凝水產量較低的工況下。

2 不合格燒堿產品回收利用

2.1 蒸發(fā)開車初期不合格濃燒堿

離子膜電解生產的32%液堿作為燒堿蒸發(fā)工序的生產原料，以蒸汽為加熱介質，經過Ⅰ、Ⅱ效降膜蒸發(fā)器濃縮為45%或者50%的濃燒堿，作為成品直接出售。而開車初期，由于系統(tǒng)壓力與溫度不穩(wěn)定等因素造成的不合格成品燒堿，需根據(jù)生產情況進行區(qū)分回收：未加入蒸汽前，32%燒堿在Ⅰ效、Ⅱ效系統(tǒng)內循環(huán)回至稀燒堿儲罐，準備進行降膜蒸發(fā)；加蒸汽后的濃燒堿在質監(jiān)部門取樣合格前切換送至電解工序的廢燒堿罐，用來配制吸收廢氯氣的稀燒堿，或作為一次鹽水除鎂精制劑使用，直至取樣合格后切換至輸送成品罐區(qū)外售。

2.2 離子膜電解事故廢燒堿

對于離子膜電解生產的不合格32%燒堿和因停車檢修排放至廢堿罐的事故廢燒堿，如回收送至一次鹽水除鎂無法完全消耗，直接外售則會大大降低其潛在價值。通過蒸發(fā)工藝流程升級，將廢堿罐內的事故廢燒堿直接輸送至Ⅰ效蒸發(fā)器前管線，設定好蒸發(fā)器溫度，將廢燒堿轉為45%或者50%成品濃燒堿進行外售，直接升級產品價值，增加企業(yè)效益。

2.3 水洗置換設備后的稀堿液

氯堿行業(yè)涉及燒堿介質的主體設備主要有電解槽、燒堿儲槽、Ⅰ效蒸發(fā)器、Ⅱ效蒸發(fā)器等，設備檢修或者清理前的工藝水洗置換處理至關重要，然而水洗后的稀堿液直接外排造成環(huán)保問題，又造成浪費，而全部輸送至化鹽水儲罐進行化鹽則降低了稀燒堿的利用價值。故稀堿液可通過廢堿罐回收，結合32%燒堿配制濃度為17%～18%的吸收液進行廢氯氣吸收，生產次鈉副產品外售，創(chuàng)造最直接最高效的經濟利潤。

3 蒸發(fā)工藝改造

3.1 改造前的工藝

（1）燒堿

32%～50%燒堿蒸發(fā)濃縮裝置采用Ⅱ效逆流、三板式換熱器回收熱能技術。32%堿液由加壓泵輸送到Ⅰ效降膜蒸發(fā)器，在經過蒸發(fā)器的過程，操作在真空的狀態(tài)下進行，32%堿液被濃縮為38.8%。在經過換熱器的過程中38.8%堿液升溫至134.6℃分離器設定溫度。其中，50%堿工藝的分離器堿溫度控制在145℃；45%堿工藝分離器堿溫度控制在136℃。在通過Ⅱ效降膜蒸發(fā)器過程中，成品堿液在常壓下操作，38.8%堿液被濃縮為45%或者50%堿液，然后先經板式換熱器與后38.8%堿液換熱后，從145℃降至100.8℃，再經換熱器從100.8℃降至大約45℃，輸送至成品區(qū)外售。

（2）蒸汽及冷凝液

中壓蒸汽從蒸汽合成爐產生或外網直供進入蒸汽分配臺，經過調節(jié)閥進入Ⅱ效蒸發(fā)器，與Ⅱ效蒸發(fā)器溫度組成控制回路，出Ⅱ效蒸發(fā)器的蒸汽進入Ⅰ效蒸發(fā)器，產生的蒸汽冷凝液與Ⅰ效降膜蒸發(fā)器殼側的一部分蒸汽冷凝液被收集在蒸汽冷凝液罐，一部分參與38.8%燒堿換熱進行熱量回收，另一部分輸送至氯化氫合成工序并入純水罐作為副產蒸汽鍋爐水回收創(chuàng)效。堿性蒸汽由表面冷卻器冷凝，經加壓泵輸送至一次鹽水工序作為化鹽水使用。

3.2 改造后的工藝

（1）燒堿

32%～50%燒堿蒸發(fā)濃縮裝置采用三效逆流。32%堿液由加壓泵輸送到Ⅰ效降膜蒸發(fā)器，32%堿液被濃縮為37%，經Ⅰ效堿泵加壓后，分成兩路。一路與蒸汽冷凝水換熱。另一路與50%NaOH加熱后進入Ⅱ效降膜蒸發(fā)器，濃度提高至42%。濃縮后堿液再經過Ⅱ效堿泵加壓后分成兩路，一路與蒸汽冷凝水換熱，另一路與50%NaOH換熱器進入Ⅲ效降膜蒸發(fā)器，濃度被提高至50%。達到濃度的50%堿液經Ⅲ效堿泵加壓分別與42%NaOH和37%NaOH換熱冷卻后，送至50%NaOH－冷卻水冷卻器冷卻至45℃進入罐區(qū)儲存。

（2）蒸汽及冷凝液

Ⅲ效蒸發(fā)器產生的二次蒸汽作為Ⅱ效蒸發(fā)器的加熱介質，Ⅱ效冷凝水進入冷凝水罐。Ⅱ效蒸發(fā)產生的二次蒸汽作為Ⅰ效蒸發(fā)器的加熱介質，Ⅰ效冷凝水進入冷凝水罐。Ⅲ效蒸發(fā)產生的二次蒸汽在表面冷凝器中冷凝，真空泵抽吸負壓，產生的冷凝液進入冷凝水罐回收。蒸汽冷凝液經42%NaOH－中壓蒸汽冷凝水換熱器和37%NaOH－生蒸汽冷凝水換熱器被低溫堿液冷卻回收熱量后送界區(qū)外使用。

多重換熱技術進一步有效回收熱能，歷經改造后的三效蒸發(fā)工藝使生產50%燒堿的蒸汽單耗由0.78 t/t折百堿降低至0.53 t/t折百堿，熱能消耗顯著降低，且生產運行穩(wěn)定，年效益達200萬元。

4 結語

燒堿蒸發(fā)節(jié)能減排技術正在行業(yè)中不斷更新和升級，如何將成本最小化、安全最大化、環(huán)保最凈化、指標最優(yōu)化成為企業(yè)盈利的最根本保證。逐步優(yōu)化燒堿蒸發(fā)工藝、節(jié)能降耗是燒堿蒸發(fā)技術的重點工作，同時針對好的建議和改造方法擇優(yōu)借鑒，使中國化工工業(yè)節(jié)能減排工作做的更好，企業(yè)效益更高。