氯堿生產(chǎn)過程中節(jié)能降耗措施的探討

譚虎旺

(山西興新安全生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)有限公司，山西 太原 030024)

引 言

近年來，國家提出建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的目標(biāo)。相較于農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)，工業(yè)生產(chǎn)造成的環(huán)境污染更為嚴(yán)重，響應(yīng)國家節(jié)能降耗的號(hào)召義不容辭。在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)、行業(yè)競爭壓力大的嚴(yán)峻形勢下，氯堿生產(chǎn)企業(yè)必須走節(jié)能環(huán)保的發(fā)展道路。一方面，有利于提高動(dòng)力能源利用效率，減少有害廢棄物的排放，節(jié)約生產(chǎn)成本、排污費(fèi)用，增加經(jīng)濟(jì)效益，提升企業(yè)的核心競爭力；另一方面，承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，樹立良好的企業(yè)形象，爭做行業(yè)內(nèi)節(jié)能環(huán)保先鋒，推動(dòng)工業(yè)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 氯堿生產(chǎn)的概述及能耗情況

簡單來說，氯堿生產(chǎn)是對(duì)高濃度的NaCl溶液進(jìn)行電解，制取NaOH、Cl2、H2等，再以其為工業(yè)原料生產(chǎn)相關(guān)的化工產(chǎn)品，構(gòu)成了完整的、綜合的氯堿工業(yè)。氯堿工業(yè)在化學(xué)工業(yè)中占有舉足輕重的地位，為化工產(chǎn)品制造加工企業(yè)準(zhǔn)備了工業(yè)原料。從以下幾個(gè)方面對(duì)氯堿生產(chǎn)做出具體概述[1]。

1) 原材料。NaCl、C2H3Cl、電石是氯堿生產(chǎn)最常用的原材料。

2) 資源和能源。水資源是氯堿生產(chǎn)必不可少的資源。電能、天然能以及燃燒煤炭產(chǎn)生的蒸汽能是氯堿生產(chǎn)需要的動(dòng)力能源。綜合對(duì)比下，電能的消耗量占比最大，高達(dá)60%；水資源、煤炭資源位居其次，各占比20%左右。天然氣作為一種新型能源、清潔能源，在工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用范圍較小，占比不足10%。

3) 制成品。氯堿生產(chǎn)的產(chǎn)品種類豐富，第一產(chǎn)品包括NaOH、Cl2、H2等工業(yè)主要原料，最終產(chǎn)品包括氯乙烯、聚氯乙烯、次氯酸鈉、鹽酸、純堿、PVC材料等工業(yè)產(chǎn)品。另外，走入人們?nèi)粘Ｉ?、為人們所熟知的有小蘇打、漂白粉、84消毒液等。

2 氯堿生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的意義

1) 微觀層面。減少污染物的排放，節(jié)約原材料、水資源和動(dòng)力能源，提高資源利用率，實(shí)現(xiàn)物料的重復(fù)循環(huán)利用，盡量做到零污染、零排放，節(jié)省成本，增加經(jīng)濟(jì)效益[2]。

2) 中觀層面。在氯堿生產(chǎn)制造過程中，實(shí)施節(jié)能減排，生產(chǎn)綠色產(chǎn)品，有利于增強(qiáng)企業(yè)的核心競爭力，淘汰落后產(chǎn)能，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)氯堿行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。氯堿企業(yè)承擔(dān)應(yīng)有的社會(huì)責(zé)任，幫助樹立積極正面的企業(yè)形象。

3) 宏觀層面。單個(gè)企業(yè)、單個(gè)行業(yè)的積極作為也會(huì)影響整個(gè)社會(huì)和國家的發(fā)展。氯堿生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗有助于在全社會(huì)掀起節(jié)能環(huán)保活動(dòng)，增強(qiáng)全民環(huán)保意識(shí)，踐行綠色低碳生活。推動(dòng)國家節(jié)能減排工作的進(jìn)展，珍惜和節(jié)約社會(huì)資源，減少環(huán)境污染和環(huán)境破壞。

3 氯堿生產(chǎn)過程中節(jié)能降耗的具體措施

3.1 采用先進(jìn)的離子膜法工藝路線

英國、德國等老派工業(yè)國家，大力發(fā)展以離子膜法電解技術(shù)為代表的清潔生產(chǎn)技術(shù)，節(jié)能型氯堿工業(yè)發(fā)展較為成熟。其中又以高電流密度復(fù)極式零極距自然循環(huán)電解槽為最佳。與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝相比，離子膜法電解技術(shù)有不可比擬的優(yōu)勢[3]。

1) 減少耗電量，節(jié)約電能。隔膜法是比較傳統(tǒng)落后的氯堿生產(chǎn)工藝，電解過程對(duì)電能的最低要求是2 350 kW·h/t。新型的離子膜法節(jié)能降耗的功能明顯，將電耗控制在2 200 kW·h/t～2 300 kW·h/t區(qū)間。另外，降低蒸發(fā)工序的汽耗，平均噸堿綜合能耗降低約30%，折合節(jié)電約1 000 kW·h。

2) 提高提取物的純度、濃度和質(zhì)量。采用離子膜法電解NaCl原材料，制取的NaOH、Cl2、H2的濃度、純度都更高，質(zhì)量更佳。出槽電解液中含NaCl質(zhì)量濃度一般在20 mg/L～35 mg/L，含鹽量低。與之相反，NaOH純度高達(dá)30%～35%，氯氣高達(dá)98.5%～99.0%，氫氣純度達(dá)99.9%，接近百分之百。

3.2 因地制宜，選擇合適的電解槽

一般而言，電解槽的耗電量與其規(guī)模容量成反比。越來越多的氯堿企業(yè)選擇大規(guī)模的電解槽，為氯堿生產(chǎn)節(jié)能降耗找到了突破口。更多的采用大型電解槽，在保持總?cè)萘坎蛔兊臈l件下，縮減了電解槽數(shù)量。一方面，節(jié)約廠房建設(shè)和維護(hù)成本，減少支出，集中管理，提高管理和作業(yè)效率，為工人提供更好的作業(yè)條件。另一方面，大型電解槽性能更佳，與中小型電解槽相比，對(duì)電能、水資源的消耗更少，以同樣的投入獲得的產(chǎn)量更高[4]。

3.3 節(jié)水措施

水資源是工業(yè)生產(chǎn)的重要資源之一，更是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的生命之源。氯堿生產(chǎn)是一個(gè)系統(tǒng)、綜合的過程，工序之間直接或間接的聯(lián)系，某一工序結(jié)束后的水資源也可以再次進(jìn)入系統(tǒng)其他工序，這有助于減少直流水的消耗，實(shí)現(xiàn)水資源的重復(fù)循環(huán)使用。具體節(jié)水措施如下。

1) 電解的淡鹽水、樹脂塔的再生廢水、鹽泥壓濾和氯氫處理的廢水全都返回用于化鹽；2) 燒堿裝置的工藝?yán)淠?、蒸汽冷凝水可回收至鍋爐房，或補(bǔ)給電解槽的水資源，節(jié)約脫鹽水；3) 機(jī)封水、冷卻水雜質(zhì)少，過濾消毒后可澆灌樹木。

3.4 降低亞硫酸鈉消耗

采鹵工序是脫氯工序的緊后工序。電解降低了氯化鈉的鹽度，濃度降低后的氯化鈉可以投入采鹵工序繼續(xù)使用。新型的脫氯技術(shù)，如真空脫氯、化學(xué)脫氯，越來越受到企業(yè)的采納。這兩種脫氯技術(shù)進(jìn)一步使溶液的pH值降到更低，游離氯含量急速降低且多為Cl2，同時(shí)減少亞硫酸鈉的使用量。

3.5 合理運(yùn)用新型節(jié)能設(shè)備

1) 氧陰極電解槽。利用陰極不析出H2的原理，通過氧氣電極還原反應(yīng)，可以有效降低電壓和電解過程的能耗。這種電解槽適用于既消耗氯氣又副產(chǎn)氯化氫產(chǎn)品的工廠，對(duì)副產(chǎn)物氯化氫進(jìn)行有效利用。降低生產(chǎn)成本總額，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益的雙豐收。

2) 膜極距電解槽?，F(xiàn)階段，我國氯堿企業(yè)加大對(duì)離子膜法的研究，已經(jīng)取得一定的理論成果，并大范圍推廣運(yùn)用。膜極距電解槽是離子膜法的衍生物，與傳統(tǒng)的電解槽相比優(yōu)勢明顯，對(duì)電壓、電能的要求量更低，符合節(jié)能降耗的主題[5]。

3.6 余熱再利用

高溫水不僅是水資源，還包含動(dòng)力能源。氯堿生產(chǎn)提取HCl的過程中，工序結(jié)束后排出高溫度的熱水，可再次投入其他生產(chǎn)設(shè)備中，繼續(xù)作為動(dòng)力能源發(fā)揮作用。選購適應(yīng)性高、性能更好的蒸汽爐，重復(fù)使用多余的蒸汽能源可以為工廠生產(chǎn)設(shè)備提供能源。同樣，氯乙烯熱水的余熱可以維持溴化鋰機(jī)組正常工作。

3.7 減少污染物排放的技術(shù)措施

鹽酸是氯堿生產(chǎn)的副產(chǎn)物之一。所謂垃圾是沒有找到家的資源，只要合理利用鹽酸，也能為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。鹽酸可以合成有機(jī)氯化物。越來越多的企業(yè)研發(fā)MVR技術(shù)，安裝反滲透裝置。提高廢水回收利用率，實(shí)現(xiàn)廢水零排放、零污染，節(jié)約廢棄物排放成本。

4 結(jié)語

氯堿工業(yè)為居民生產(chǎn)和生活提供便利的同時(shí)，不可避免的存在浪費(fèi)資源、污染環(huán)境的弊端。氯堿工業(yè)的節(jié)能降耗工作不僅是從企業(yè)本身考慮，更是為社會(huì)、人民和國家著想，發(fā)展新型的清潔生產(chǎn)技術(shù)，在氯堿生產(chǎn)制造過程中實(shí)施節(jié)能降耗對(duì)每一個(gè)氯堿企業(yè)至關(guān)重要。氯堿企業(yè)要把握好社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的機(jī)遇，積極迎接技術(shù)上的難題和挑戰(zhàn)，走出一條正確的發(fā)展道路。