燒堿蒸發(fā)冷凝水回用至電解槽陰極側(cè)使用探索

石玉英，任 杰

（中鹽吉蘭泰鹽化集團(tuán)有限公司，內(nèi)蒙古 阿拉善盟 750336）

中鹽吉蘭泰鹽化集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中鹽吉蘭泰”）36萬(wàn)t/a離子膜燒堿，并配套蒸發(fā)50%燒堿生產(chǎn)能力30萬(wàn)t/a、片堿生產(chǎn)能力20萬(wàn)t/a，共有2條生產(chǎn)線。在高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，離子膜電解生產(chǎn)32%堿的過(guò)程中電解槽陰極所需純水量約50 m3/h，蒸發(fā)片堿生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的冷凝水約40 m3/h，將此部分冷凝水回用于電解槽陰極側(cè)充當(dāng)純水使用將產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

蒸發(fā)片堿裝置二次蒸汽冷凝水的收集管道、設(shè)備所使用的材質(zhì)均為不銹鋼，如果不受設(shè)備泄漏等其他因素的影響，蒸發(fā)片堿裝置二次蒸汽冷凝水應(yīng)為鈣、鎂等雜質(zhì)含量較低的高品質(zhì)水。在離子膜燒堿生產(chǎn)過(guò)程中必須連續(xù)向電解槽陰極液添加一定量的純水，如果冷凝水儲(chǔ)槽內(nèi)的冷凝水質(zhì)量能夠達(dá)到電解槽需要的純水要求，則可以替代電解槽離子膜電解所需純水。這樣，一方面可以降低燒堿裝置純水用量，緩解純水供應(yīng)緊張的狀況，另一方面可以使蒸發(fā)工段產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝水具有較高的使用價(jià)值，并減少外排污水量。

1 蒸發(fā)片堿裝置冷凝水工藝介紹

50%堿生產(chǎn)工藝采用三效逆流降膜蒸發(fā)，Ⅰ效降膜蒸發(fā)器用生產(chǎn)蒸汽加熱；Ⅱ效降膜蒸發(fā)器用Ⅰ效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽為加熱源，Ⅲ效降膜蒸發(fā)器用Ⅱ效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽為加熱源，并在真空下進(jìn)行負(fù)壓蒸發(fā)。由Ⅰ效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽（從堿液中蒸發(fā)出來(lái)）進(jìn)入Ⅱ效降膜蒸發(fā)器，作為將堿液從36%濃縮至42%的加熱蒸汽，由Ⅱ效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入Ⅲ效降膜蒸發(fā)器，作為將堿液從32%濃縮至36.6%的加熱蒸汽，由Ⅲ效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)過(guò)表面冷凝器，用循環(huán)水冷卻，蒸汽冷卻后變成冷凝水和Ⅱ效、Ⅲ效所產(chǎn)生的冷凝水共同匯入冷凝水儲(chǔ)槽。

片堿生產(chǎn)工藝采用二效逆流降膜濃縮，由Ⅰ效降膜濃縮器產(chǎn)生的二次蒸汽（從堿液中蒸發(fā)出來(lái)）進(jìn)入Ⅱ效降膜濃縮器，作為將堿液從50%濃縮至62%的加熱蒸汽，由Ⅱ效降膜濃縮器產(chǎn)生的二次蒸汽，經(jīng)過(guò)表面冷凝器，用循環(huán)水冷卻，蒸汽冷卻后變成冷凝水到冷凝水儲(chǔ)槽。

1.1 改造前工藝

蒸發(fā)片堿裝置產(chǎn)生的冷凝水一部分送至一次鹽水裝置配水桶及純堿配制罐使用，一部分送至純水超濾濃水池后與超濾濃水混合后送至循環(huán)水，充當(dāng)循環(huán)水補(bǔ)充水進(jìn)行使用，剩余部分直接排放至純水裝置中和水池，與純水裝置產(chǎn)生的廢水全部送至乙炔清凈回用水罐，造成資源浪費(fèi)。冷凝水溫度在60～70℃，在夏季會(huì)造成循環(huán)水溫度偏高，影響循環(huán)水換熱效果。

1.2 回用至電解槽的工藝

通過(guò)分析檢測(cè)，蒸發(fā)片堿二次蒸汽冷凝水各項(xiàng)工藝指標(biāo)與電解槽陰極側(cè)補(bǔ)充純水工藝指標(biāo)基本接近，完全滿足使用要求。將蒸發(fā)片堿二次蒸汽冷凝水回用至電解槽陰極側(cè)，用以代替陰極系統(tǒng)所用純水，可以大大降低電解槽純水消耗量，不僅可以減輕純水裝置運(yùn)行負(fù)擔(dān)，還可以間接減少一次水消耗量。

蒸發(fā)片堿工藝?yán)淠?jīng)管道送至電解冷凝水罐，然后再通過(guò)電解新增冷凝水泵將合格冷凝水分別輸送至一期電解和二期電解。一、二期電解槽在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)共需純水約50 m3/h，補(bǔ)充蒸發(fā)片堿工藝?yán)淠?0 m3/h，剩余20 m3/h繼續(xù)補(bǔ)充純水。

工藝流程設(shè)計(jì)：（1）一、二期蒸發(fā)二次蒸汽冷凝水量約30 m3/h，將此部分冷凝水通過(guò)不銹鋼管線輸送至電解工序，管線長(zhǎng)度為約250 m，管徑為DN100；（2）電解工序新建一個(gè) 50 m3冷凝水罐、2 臺(tái)冷凝水泵，分別配管至一、二期電解陰極側(cè)純水管處。冷凝水罐液位、溫度、泵運(yùn)行狀態(tài)接入到DCS系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。為了防止蒸發(fā)片堿生產(chǎn)過(guò)程中其他介質(zhì)泄漏到冷凝水中，設(shè)計(jì)在線電導(dǎo)和pH值監(jiān)測(cè)，如果突然超標(biāo)，立刻切換至原有純水系統(tǒng)使用；（3）將純水配管引入冷凝水罐，當(dāng)蒸發(fā)工藝?yán)淠粔螂娊獠凼褂脮r(shí)，用純水進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)節(jié)使用，同時(shí)在進(jìn)冷凝水罐的純水、冷凝水管線加裝流量計(jì)和自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，改造后冷凝水回用工藝流程圖見(jiàn)圖1。

1.3 冷凝水回用指標(biāo)的制定

該公司根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合離子膜電解裝置二次鹽水與純水工藝指標(biāo)制定了回用冷凝水的控制指標(biāo)，工藝?yán)淠に嚳刂浦笜?biāo)見(jiàn)表1。

圖1 改造后冷凝水回用工藝流程圖

2 蒸發(fā)工藝?yán)淠赜弥岭娊獠坳帢O側(cè)使用情況

通過(guò)技改，該公司冷凝水回用項(xiàng)目于2016年5月投入使用，一直未出現(xiàn)異常現(xiàn)象。但是隨著電解槽性能的下降，電耗逐漸增加，槽溫逐漸升高，根據(jù)電解槽溫度來(lái)調(diào)節(jié)冷凝水的用量，電解槽純水與冷凝水使用比例約為4∶6左右，下一步通過(guò)實(shí)施電解槽大修計(jì)劃，恢復(fù)電解槽性能，降低電解槽溫度可以進(jìn)一步提高冷凝水的用量。

3 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

2016年5 月至2018年4月，一、二期電解槽共計(jì)回用冷凝水265 000 t，節(jié)約純水使用量265 000 t，根據(jù)成本核算純水制造費(fèi)用約為10元/t，投用至今共計(jì)節(jié)約費(fèi)用265 000×10=226（萬(wàn)元），平均每年節(jié)約費(fèi)用145萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

中鹽吉蘭泰通過(guò)技術(shù)改造實(shí)施此項(xiàng)目，將燒堿蒸發(fā)系統(tǒng)二次蒸汽冷凝水用作離子膜電解槽陰極液補(bǔ)充用純水。針對(duì)蒸發(fā)冷凝水生產(chǎn)的特點(diǎn)和離子膜電解的工藝要求，提出將蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝水作為高純水直接補(bǔ)充到離子膜電解的陰極液系統(tǒng)，從而減少電解系統(tǒng)的純水用量，合理利用，節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)燒堿清潔生產(chǎn)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。