燒堿生產(chǎn)過程低溫?zé)崮苜Y源化利用

劉明杰，劉海濤，趙 清，肖文莉

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司自2005年投產(chǎn)以來，不斷運用技術(shù)改造手段應(yīng)用溴化鋰制冷、蒸汽式氯化氫合成爐以及流化干燥床等一系列節(jié)能新技術(shù)裝備，提升了企業(yè)整體技術(shù)水平，產(chǎn)品綜合能耗不斷降低。2017年，燒堿產(chǎn)品綜合能耗298.93 kgce/t，PVC綜合能耗160.14 kgce/t，低于行業(yè)平均水平。

1 燒堿低溫?zé)崮芑厥绽碚摲治?/h2>

2017年，燒堿低溫?zé)崮苜Y源化利用以合理化建議形式被提出，經(jīng)過1年的討論完善，形成最終可行方案，列入2018年計劃內(nèi)技改實施。

1.1 燒堿低溫?zé)崮芑厥绽每尚行苑治?/h3>

燒堿生產(chǎn)工藝中，鹽水精制系統(tǒng)需要將溫度控制在60℃左右，主要原因是既要提高原鹽溶解速度，也要縮短鹽水精制反應(yīng)時間，還要保證下游螯合樹脂反應(yīng)活性。

燒堿正常生產(chǎn)中，精鹽水在電解反應(yīng)中損耗50%氯化鈉和20%的水，需在化鹽操作過程中補足。其中20%的水分損耗主要通過補充常溫生產(chǎn)水實現(xiàn)。補充的原鹽和生產(chǎn)水均為常溫，通過化鹽操作不僅將其融入生產(chǎn)系統(tǒng)，還需要通過熱水或副產(chǎn)蒸汽加熱提溫至65℃。與此同時，電解工序成品燒堿濃度32%，溫度在80℃左右，需通過循環(huán)水冷卻降溫，降低燒堿對管道、設(shè)備的腐蝕。

從工藝需求上分析，生產(chǎn)水需要從25℃（常溫）被加熱至55℃左右，32%成品燒堿需從80℃冷卻至45℃以下。理論上，用生產(chǎn)水冷卻成品燒堿，同時被成品燒堿加熱提溫在理論上完全可行。

根據(jù)系統(tǒng)水平衡計算，燒堿系統(tǒng)需補充新鮮生產(chǎn)水在150 m3/h左右，為保證操作性能，引出140 m3/h生產(chǎn)水用于冷卻燒堿。

生產(chǎn)水從25℃提溫至55℃，再進(jìn)入化鹽水系統(tǒng)，只需少量補充蒸汽即可確保生產(chǎn)工藝需求。項目有效利用燒堿余熱即為節(jié)約蒸汽熱量和生產(chǎn)水提溫吸收熱量 140×（50-20）×1=420（萬kcal/h）。

根據(jù)生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)，現(xiàn)有燒堿生產(chǎn)裝置可回收32%成品燒堿產(chǎn)品低溫?zé)崮?35℃×（88+74）t/h×0.864 kcal/kg.℃=489（萬kcal/h），完全能夠滿足生產(chǎn)水提溫需要。

1.2 燒堿低溫?zé)崮芑厥展こ碳夹g(shù)方案

燒堿低溫余熱利用方案整體圍繞生產(chǎn)水冷卻成品燒堿進(jìn)行設(shè)計，并增加附屬工藝完善內(nèi)容。主要技術(shù)方案包括以下內(nèi)容。

（1）新增燒堿/生產(chǎn)水換熱器與原有成品燒堿冷卻器串聯(lián)，正常情況下可獨立運行，增加換熱器使用壽命；備用換熱器冷卻介質(zhì)（循環(huán)水）側(cè)增加不經(jīng)換熱器的連通管，滿足冬季防凍需要。

（2）生產(chǎn)水進(jìn)入換熱器前增加籃式過濾器，延長生產(chǎn)水結(jié)垢堵塞換熱器周期。生產(chǎn)水側(cè)設(shè)置流量計和調(diào)節(jié)閥，嚴(yán)格定量控制冷卻成品燒堿的生產(chǎn)水流量（稍小于正常生產(chǎn)水補充量），并遵循“固定流量+變量調(diào)節(jié)”方式，由燒堿二車間進(jìn)行生產(chǎn)水流量調(diào)節(jié)和總體把控。

（3）生產(chǎn)水采用無壓回水，增加生產(chǎn)水冷卻系統(tǒng)的流動性能，所有冷卻用生產(chǎn)水提溫后無壓進(jìn)入蒸發(fā)界區(qū)的生產(chǎn)水罐，通過水泵和出口調(diào)節(jié)閥平穩(wěn)輸送至化鹽水罐。

（4）提溫后生產(chǎn)水自緩沖罐泵引出1支分支管線，通過加壓泵提壓用于清洗鹽泥，降低鹽泥含鹽量。

（5）鋪設(shè)蒸汽管線至南區(qū)溴化鋰機組，利用副產(chǎn)蒸汽加熱熱水，供溴化鋰機組通過熱制冷制取冷凍水，同時，鋪設(shè)蒸汽管線至聚合樹脂干燥流化床，采用飽和蒸汽對離心分離后的PVC樹脂進(jìn)行干燥。

1.3 節(jié)約的高級熱能利用方式分析

140 m3/h生產(chǎn)水提溫所需熱量供應(yīng)強度為420萬kcal/h，而根據(jù)飽和蒸汽物理性質(zhì)，副產(chǎn)飽和蒸汽冷凝為水放熱55.7萬kcal/t。生產(chǎn)水加熱所需熱量需要通過420÷55.7=7.5（t/h）的副產(chǎn)飽和蒸汽提供。根據(jù)生產(chǎn)實際測算，副產(chǎn)蒸汽節(jié)約6.8 t/h，其余為95℃熱水（熱值折中壓蒸汽0.7 t/h）。其應(yīng)用方向主要有以下2個。

1.3.1 溴化鋰制冷

2007年以來，三友氯堿根據(jù)熱平衡相繼安裝了6臺溫水型溴化鋰制冷機組，采用氯化氫合成爐和氯乙烯轉(zhuǎn)化器副產(chǎn)的熱水作為熱介質(zhì)制取7℃冷凍水。

隨著技術(shù)裝備的不斷進(jìn)步，氯化氫合成反應(yīng)熱利用技術(shù)也出現(xiàn)重大變革，余熱攜帶介質(zhì)由95℃熱水升級為0.4 MPa中壓蒸汽，余熱回收價值大幅上升。受此影響，三友氯堿不僅在擴產(chǎn)新項目當(dāng)中全面采用蒸汽式氯化氫合成爐，也不斷將原有熱水型氯化氫合成爐替換為蒸汽式氯化氫合成爐。雖然企業(yè)總體創(chuàng)效提升，但也造成了用于溴化鋰制冷的熱水供應(yīng)不足，溫水型溴化鋰機組開工率不足50%，

燒堿低溫?zé)崮苜Y源化利用后，生產(chǎn)水改用成品燒堿提溫后節(jié)省了以飽和蒸汽或高溫?zé)崴疄檩d體的加熱介質(zhì)，能夠維持1臺溴化鋰制冷機組滿負(fù)荷運行，進(jìn)而供應(yīng)7℃冷凍水550 m3/h，年創(chuàng)效326萬元。

1.3.2 樹脂干燥流化床

三友氯堿60%以上的通用聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)裝置（產(chǎn)能20萬t/a）仍采用氣流旋風(fēng)工藝技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品干燥，技術(shù)相對落后，單位能耗高，且容易造成部分PVC產(chǎn)品雜質(zhì)偏高。

三友氯堿直接采用國際先進(jìn)水平的丹麥尼魯樹脂干燥流化床替代原有樹脂旋風(fēng)干燥系統(tǒng)，直接應(yīng)用飽和蒸汽進(jìn)行PVC干燥操作，降低樹脂蒸汽單耗0.2 t，效益顯著。

根據(jù)核算，生產(chǎn)實際當(dāng)中用于生產(chǎn)水加熱的蒸汽在6.8 t/h，通過燒堿低溫?zé)崮芑厥蘸?，可滿足新樹脂流化床60%左右的蒸汽需求，年可創(chuàng)效770萬元。

2 低溫?zé)崮芾猛茝V

在現(xiàn)有工藝中，離心式空壓機需要通過多級循環(huán)水冷卻移出壓縮熱，同時采用電加熱方式催動儀表氣再生干燥器恢復(fù)工作性能。

停用離心式空壓機末級冷卻器，節(jié)省循環(huán)水消耗；終極壓縮后的高溫工藝空氣代替熱再生氣進(jìn)入再生干燥器（改型為熱壓縮空氣再生干燥器），充分利用工藝氣壓縮余熱對儀表氣設(shè)備進(jìn)行干燥脫附，減少了電能消耗，降低儀表空氣制造成本。

3 結(jié)論

三友氯堿通過大力推廣先進(jìn)技術(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，不斷深入挖潛，推進(jìn)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展，降低生產(chǎn)成本，取得了極大的經(jīng)濟和社會效益。經(jīng)測算，上述兩項低溫?zé)崮苜Y源化利用措施年創(chuàng)效在800萬元以上，而投資僅300萬元左右。

化工企業(yè)尤其是高耗能企業(yè)需積極優(yōu)化生產(chǎn)工藝，采用能量優(yōu)化利用原則合理組織能量多次利用，高能高用，低能低用，按質(zhì)用能，按需供能。具體說來就是對熱資源要盡量先產(chǎn)功再用熱，即使對熱量利用也要按能級高低分別回收使用，高溫?zé)嵩醇訜岣邷匚锪?，低溫?zé)嵩醇訜岬蜏匚锪希瑯?gòu)成按能量等級高低綜合利用的總能體系，從而達(dá)到較高的能量利用效率，實現(xiàn)節(jié)能和經(jīng)濟發(fā)展的有效平衡。