氯堿生產(chǎn)中節(jié)能降耗措施的應(yīng)用

李 莉，易遵勇

（新疆圣雄氯堿有限公司，新疆 吐魯番 838100）

新疆圣雄氯堿有限公司（以下簡(jiǎn)稱圣雄氯堿）主要產(chǎn)品為50萬(wàn)t/aPVC和40萬(wàn)t/a離子膜燒堿，其中離子膜電解槽采用UHDENORA復(fù)極式BM 2.7-204-V5b-40（1/0.55）型電解槽，該型號(hào)電解槽以其獨(dú)特的先進(jìn)性，有獨(dú)立的單元槽且在使用壽命之內(nèi)導(dǎo)電條也不需要任何維修，電流通過(guò)電流傳導(dǎo)部件及支撐板傳到電極上，電流密度分布均勻，電流路程短，從而保證單位電耗很低，總共有兩條線生產(chǎn)，一期裝置自2013年3月開(kāi)車生產(chǎn)以來(lái)已經(jīng)運(yùn)行5年，電解直流電單耗約為2 224.06 kW·h/t，節(jié)能效果較好。在滿負(fù)荷生產(chǎn)下，總耗水量約320 m3/h，在整個(gè)公司水資源使用上占有很大比例。圣雄氯堿處于新疆吐魯番地區(qū)，水資源有限，再加上國(guó)家提倡清潔生產(chǎn)，降低水資源消耗也是企業(yè)生存和高效益發(fā)展的重大課題之一。因此，圣雄氯堿在全廠范圍內(nèi)大力開(kāi)展節(jié)能降耗項(xiàng)目的實(shí)施，目前取得了不錯(cuò)的效益，既節(jié)約了能源，同時(shí)也降低了“三廢”的排放，創(chuàng)造了很多有形和無(wú)形的經(jīng)濟(jì)效益。

1 氯堿行業(yè)實(shí)施節(jié)能降耗的意義

氯堿行業(yè)本就是高能耗、高污染的行業(yè)，創(chuàng)建節(jié)能綠色氯堿企業(yè)，推行清潔生產(chǎn)，減少污染排放，從而降低生產(chǎn)成本，已成為氯堿企業(yè)生存和發(fā)展、提高經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的根本保證。作為節(jié)能減排的重點(diǎn)行業(yè)，怎樣實(shí)現(xiàn)在當(dāng)下安全環(huán)保雙重壓力下增創(chuàng)效益，必須從系統(tǒng)的發(fā)展的眼光去考慮未來(lái)氯堿行業(yè)的趨勢(shì)。企業(yè)的效益一方面來(lái)源于安全生產(chǎn)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，以最小的投入、最低的污染、生產(chǎn)出最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品才是當(dāng)下氯堿行業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展之道。從企業(yè)自身來(lái)說(shuō)，就是要在生產(chǎn)過(guò)程中有效節(jié)水、節(jié)電、降低蒸汽耗、節(jié)約資源，提高單位能源綜合利用率。進(jìn)而提升企業(yè)自身競(jìng)爭(zhēng)力。

2 公司采取的節(jié)能降耗措施

2．1 機(jī)封水回用項(xiàng)目

（1）燒堿界區(qū)原設(shè)計(jì)蒸發(fā)工序機(jī)泵機(jī)封水為敞開(kāi)式循環(huán)，機(jī)封水冷卻機(jī)泵后，最終收集至工藝?yán)淠翰鬯椭羷?dòng)力車間，經(jīng)制純水工序，重新制成純水，中間沒(méi)有二次利用，造成機(jī)封水使用成本一直居高不下。電解工序機(jī)泵機(jī)封水流至地溝后通過(guò)地下管網(wǎng)排至動(dòng)力廢水收集池，高質(zhì)水的低質(zhì)使用。針對(duì)蒸發(fā)工序機(jī)封水敞開(kāi)式循環(huán)，經(jīng)工藝變更和小改造，將所有蒸發(fā)工序機(jī)泵機(jī)封水回收至新的機(jī)封水收集槽，并且安裝液位自控和在線pH值計(jì)，以便更好的檢測(cè)水質(zhì)和以防斷流燒壞機(jī)封，后經(jīng)板換用循環(huán)水冷卻后重新送至各機(jī)泵冷卻機(jī)封，循環(huán)使用減少了機(jī)封水的生產(chǎn)成本。

（2）針對(duì)電解工序機(jī)泵外排情況，在電解工序內(nèi)開(kāi)挖一處水收集槽，將所有的機(jī)封回收和陰陽(yáng)極取樣殘液均回收至此地溝后通過(guò)陽(yáng)極液排放泵繼續(xù)送到電解淡鹽水系統(tǒng)，最終送到一次鹽水化鹽工序使用。同時(shí)將離子膜電解過(guò)程中鹽水升溫的板式換熱器產(chǎn)生的蒸汽冷凝水作為純水送至氯化氫合成爐汽包供水使用，為避免板式換熱器含鹽結(jié)晶，堵塞儀表及管線，在管道上加裝在線pH值檢測(cè)儀進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，異常時(shí)切出系統(tǒng)，提高了冷凝水的安全使用率。

2.2 余熱回用項(xiàng)目

（1）電解一次鹽水碳酸鈉助劑配置原設(shè)計(jì)使用生產(chǎn)水和低壓蒸汽來(lái)加熱后進(jìn)行配置。因燒堿車間生產(chǎn)的二次工藝凝液溫度約70℃，后經(jīng)改造，將燒堿冷凝液送到一次鹽水配置助劑，省去了生產(chǎn)水和低壓蒸汽的用量，每天節(jié)約蒸汽2 t，節(jié)約生產(chǎn)水140 t，同時(shí)解決了燒堿蒸汽凝液的處理。

（2）氯乙烯轉(zhuǎn)化熱水改造項(xiàng)目。項(xiàng)目改造前電解車間使用低壓蒸汽對(duì)一次鹽水化鹽水進(jìn)行升溫，蒸汽消耗約為4.97 t/h，每年使用蒸汽39 760 t。與此同時(shí)，氯乙烯車間轉(zhuǎn)化熱水富余熱量外排，造成資源浪費(fèi)。

經(jīng)過(guò)論證計(jì)算，氯乙烯轉(zhuǎn)化熱水可用作電解一次鹽水化鹽，利用原蒸汽板換，通過(guò)氯乙烯轉(zhuǎn)化熱水泵出口配管至一次鹽水，經(jīng)過(guò)換熱后回水回至氯乙烯界區(qū)循環(huán)使用，2017年9月18日此項(xiàng)目投用，成功利用富余轉(zhuǎn)化余熱代替低壓蒸汽，在保證一次鹽水化鹽熱量足夠的同時(shí)，氯乙烯僅需每小時(shí)通入2 t蒸汽，就可保證熱水槽溫度。綜合計(jì)算每年可節(jié)約蒸汽23 760 t，節(jié)約201.96萬(wàn)元，減去二段熱水泵電耗38.4（萬(wàn)元），每年可節(jié)約費(fèi)用163.86（萬(wàn)元）。改造完成后操作更加方便，化鹽系統(tǒng)穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期效果。

2．3 動(dòng)力混床再生廢水回收化鹽項(xiàng)目

（1）動(dòng)力車間混床再生廢水由于含氯根，前期直接送至乙炔發(fā)生器使用，但是由于產(chǎn)生的電石渣中帶有氯根高，影響后續(xù)電石渣制成水泥的產(chǎn)品品質(zhì)，所以將此再生廢水配管連接至電解一次鹽水化鹽配水槽，經(jīng)過(guò)質(zhì)檢檢測(cè)分析，此水有機(jī)物和氨氮等指標(biāo)均在電解化鹽水要求指標(biāo)范圍內(nèi)，后要求動(dòng)力純水站將此廢水pH值調(diào)節(jié)至≥8后送電解化鹽，既解決了高氯根水的使用，還降低了化鹽用水量和一次鹽水的穩(wěn)定生產(chǎn)。自改造后，每日平均15 m3水至電解車間使用。

（2）針對(duì)燒堿車間沖洗堿鍋使用大量生產(chǎn)水的情況，經(jīng)過(guò)工藝變更，將蒸發(fā)工序工藝?yán)淠阂狡瑝A工序，使用工藝?yán)淠簺_洗堿鍋和配制蔗糖溶液，由于工藝?yán)淠菏?0℃左右的熱水，既可以提高沖洗堿鍋和配制蔗糖溶液的效率，又可以減少生產(chǎn)水使用成本。

3 工藝優(yōu)化

3．1 出電解槽氯氣工藝的改造優(yōu)化

一期離子膜電解槽出槽的濕氯氣原為直接進(jìn)入氯氣洗滌塔，在裝置運(yùn)行的五年中，曾由于氯氣酸霧捕集器堵塞，導(dǎo)致壓差過(guò)高，進(jìn)氯氣壓縮機(jī)負(fù)壓增大，造成裝置五次停車，氯中含鹽過(guò)高導(dǎo)致酸霧捕集器的壓差大，并且氯中含鹽過(guò)高嚴(yán)重影響氯氣冷卻及干燥系統(tǒng)，嚴(yán)重制約著裝置的平穩(wěn)運(yùn)行及裝置負(fù)荷的提升。經(jīng)過(guò)一系列調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)造成壓差高的原因?yàn)槁葰庵泻袕碾娊獠鄢鰜?lái)的大量鹽霧積聚在酸霧補(bǔ)集器濾芯處，造成壓差增大。后經(jīng)過(guò)論證計(jì)算，設(shè)計(jì)一套專門進(jìn)行鹽霧洗脫的氯氣洗滌塔，氯氣與洗滌液逆向接觸，洗滌液冷卻后循環(huán)進(jìn)入，以此來(lái)洗脫氯氣中鹽分。此項(xiàng)改造于2017年，投用后效果良好，優(yōu)化后氯氣冷卻器出口溫度控制在13.00℃左右，隨著氯氣溫度的下降，干燥單元的能耗也降低，達(dá)到同樣含水指標(biāo)時(shí)（目前指標(biāo)定為≤60 mg/L），硫酸的消耗從16 kg/t減少至12 kg/t，大大降低了生產(chǎn)成本。

3．2 氯酸鹽反應(yīng)槽氯氣的優(yōu)化

電解裝置出槽淡鹽水的氯酸鹽去除裝置采用低壓蒸汽直通至氯酸鹽反應(yīng)槽底部，通過(guò)加酸發(fā)生反應(yīng)后產(chǎn)生的氯氣由氣相管道并入電解槽產(chǎn)生的氯氣總管中，相比較其他工藝將氯酸鹽產(chǎn)生氯氣送至廢氯系統(tǒng)，此種方法提高了氯氣的利用率，降低生產(chǎn)過(guò)程中次氯酸鈉的產(chǎn)生量。其次，氯酸鹽系統(tǒng)屬于獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)，如果出現(xiàn)異?？梢郧谐鱿到y(tǒng)后進(jìn)行維修，所以在氯酸鹽反應(yīng)槽底部預(yù)留口處連接一根管線至廢氯系統(tǒng)，在氯酸鹽反應(yīng)槽切出系統(tǒng)時(shí)候通過(guò)此管線進(jìn)行微負(fù)壓操作，不僅防止停槽后氯氣外溢造成環(huán)境污染，同時(shí)降低了原氯的浪費(fèi)。

3．3 公用工程介質(zhì)的梯級(jí)利用

電解車間一次鹽水化鹽產(chǎn)生的鹽泥通過(guò)上下排泥操作排至渣池，原設(shè)計(jì)通過(guò)公用工程站送來(lái)的壓縮空氣進(jìn)行攪拌，而壓縮空氣是經(jīng)過(guò)動(dòng)力車間空壓機(jī)組微風(fēng)量干燥后的高質(zhì)空氣，同時(shí)渣池需要的壓縮空氣為低壓大通量，而且不需要干燥，壓縮空氣使用在渣池屬于高質(zhì)低用，經(jīng)過(guò)統(tǒng)籌考慮，決定新增兩臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)供渣池使用，進(jìn)而降低壓縮空氣的成本，做到節(jié)能降耗。

3．4 冷凍脫硝工藝的優(yōu)化

膜法除硝采用的是傳統(tǒng)的工藝，利用壓縮機(jī)使氟利昂與鹽水換熱后系統(tǒng)濃硝鹽水通過(guò)冷凍法將硫酸根以芒硝的形式與濃硝鹽水分離，隨著裝置的提產(chǎn)，冷凍單元冷量也需要增加，但是原有脫硝裝置因設(shè)計(jì)產(chǎn)量不夠，冷凍機(jī)組無(wú)法很好地降低脫硝系統(tǒng)的溫度，經(jīng)過(guò)對(duì)全廠綜合考慮，在氯乙烯界區(qū)有富余的0℃水可以供應(yīng)至脫硝系統(tǒng)，由此再無(wú)需另外增加一臺(tái)冷凍機(jī)組來(lái)彌補(bǔ)裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)能不足，此種方法經(jīng)過(guò)論證比較簡(jiǎn)單，鋪設(shè)冷凍上水和回水管線再加一臺(tái)板式換熱器就可以解決此瓶頸問(wèn)題，在項(xiàng)目施工完成后，脫硝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，此方法不但充分利用的富余的冷凍水資源，同時(shí)降低脫硝冷凍機(jī)組的負(fù)荷。

4 結(jié)語(yǔ)

公司近年來(lái)致力于工藝優(yōu)化與技術(shù)改造，從源頭治理中間過(guò)程管控到產(chǎn)品輸出都做了大量工作，公司每年都實(shí)施節(jié)能降耗精細(xì)化操作細(xì)則，將工藝指標(biāo)（尤其是能耗指標(biāo)）控制為最優(yōu)化進(jìn)行窄幅控制，并且制定詳細(xì)的能耗指標(biāo)考核機(jī)制，使得全員有意識(shí)地參與節(jié)能降耗工作，后續(xù)公司還將從裝置本質(zhì)設(shè)計(jì)方面考慮著手，淘汰使用落后電機(jī)，對(duì)標(biāo)先進(jìn)行業(yè)工藝和裝備，針對(duì)降低樹(shù)脂塔再生頻次高能耗的離子膜電解槽進(jìn)行零極距改造、全工業(yè)園區(qū)大聯(lián)動(dòng)將電石爐產(chǎn)生的尾氣送至燒堿界區(qū)燃燒，替代一部分原煤加熱熔鹽爐生產(chǎn)片堿項(xiàng)目、用廠區(qū)余熱替代鹽水加熱系統(tǒng)蒸汽來(lái)升溫項(xiàng)目等一系列技改措施，保證全廠水電汽處于綜合平衡的最佳狀態(tài)，使得公司在節(jié)能降耗工作方面更上新臺(tái)階。