物料平衡法分析純堿企業(yè)降耗減污潛力

粟 馳

（中海油能源發(fā)展股份有限公司 北京 100027）

引言

中國(guó)是全球最大的純堿生產(chǎn)國(guó)，目前我國(guó)純堿消費(fèi)市場(chǎng)增速放緩，產(chǎn)品價(jià)格在低位徘徊；另一方面環(huán)保政策短期內(nèi)有助于限制部分產(chǎn)能的發(fā)揮，重視環(huán)保投入的企業(yè)將從中受益[1]。由此可見(jiàn)，降低生產(chǎn)成本，減少末端污染，有助于企業(yè)短期內(nèi)獲取更大的利潤(rùn)空間，也能促進(jìn)企業(yè)更好地發(fā)展。

物料平衡法是指按照質(zhì)量守衡的原理，定量分析生產(chǎn)過(guò)程中物料變化情況的一種方法，即投入物料量總和等于產(chǎn)出產(chǎn)品、副產(chǎn)品、排放的污染物等所有輸出物質(zhì)的總和[2]。企業(yè)可通過(guò)建立某生產(chǎn)過(guò)程的物料平衡，來(lái)分析原料的最終去向、找出物料浪費(fèi)的環(huán)節(jié)，從而減少污染物的產(chǎn)生。

以某純堿生產(chǎn)企業(yè)為例，通過(guò)建立純堿生產(chǎn)裝置的物料平衡來(lái)分析企業(yè)降耗減污的潛力。

1 純堿生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)況

該企業(yè)采用聯(lián)堿法制堿工藝，主要原料為合成氨、鹽、二氧化碳和水，分為制堿和制銨兩個(gè)過(guò)程，總流程為原鹽經(jīng)精制后通過(guò)鹽皮帶送到制銨過(guò)程生產(chǎn)氯化銨，AII 液送入制堿過(guò)程生產(chǎn)純堿和小蘇打，同時(shí)產(chǎn)生MI 液送到制銨過(guò)程，兩個(gè)過(guò)程為一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，工藝流程示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 聯(lián)堿法生產(chǎn)工藝示意圖

2 純堿生產(chǎn)物料平衡的建立及分析

2.1 建立物料平衡

選擇聯(lián)堿裝置連續(xù)正常生產(chǎn)三天的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立物料平衡。

圖2 聯(lián)堿裝置物料平衡圖（kg/d）

2.2 聯(lián)堿裝置物料平衡的評(píng)估與分析

通過(guò)聯(lián)堿裝置物料平衡圖可以發(fā)現(xiàn)，輸入物料最終包括3個(gè)輸出去向，具體為產(chǎn)品、落地料、“三廢”（廢氣、廢水、固廢），就以上3 個(gè)去向進(jìn)行具體分析，挖掘降耗減污潛力。

（1）產(chǎn)品指標(biāo)分析

①產(chǎn)品占原料比例

聯(lián)堿裝置原料輸入總量為4851753kg/d，輸出產(chǎn)品3167188kg/d，產(chǎn)品量占輸入原料量的65.3%，其余未轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的物料去向包括可回收的落地料和“三廢”。

②鹽轉(zhuǎn)化率

鹽轉(zhuǎn)化率=100%×轉(zhuǎn)化至氯化銨、輕灰、小蘇打中的鹽量/鹽投入量=85.3%，有14.7%的鹽損失掉。

③氨轉(zhuǎn)化率

氨轉(zhuǎn)化率=100%×轉(zhuǎn)化至氯化銨中的氨量/氨投入量=73.9%，氨轉(zhuǎn)化率較低，有26.1%的氨損失掉。

④二氧化碳轉(zhuǎn)化率

二氧化碳轉(zhuǎn)化率=100%×轉(zhuǎn)化至輕灰、小蘇打中的二氧化碳量/二氧化碳投入量=52.29%，轉(zhuǎn)化率低，有47.71%的二氧化碳損失掉。

（2）落地料產(chǎn)生情況分析

①落地料產(chǎn)生量占輸入原料量的5.2%，該部分物料部分作為土次品外售，其余部分逐批返回到相應(yīng)的生產(chǎn)工序中。落地料的產(chǎn)生主要是生產(chǎn)過(guò)程控制不嚴(yán)，一方面降低了產(chǎn)品品質(zhì)，造成原料或產(chǎn)品的浪費(fèi)，另一方面也是對(duì)能源消耗的浪費(fèi)。

②落地料產(chǎn)生環(huán)節(jié)分析

原鹽精制落地料產(chǎn)生量占到落地料總量的52.1%，其次為輕灰制備煅燒工序產(chǎn)生的落地料占總量的26.2%，輕灰生產(chǎn)物料轉(zhuǎn)接等過(guò)程產(chǎn)生的落地料占總量的14.4%，所以需要重視以上幾個(gè)環(huán)節(jié)落地料的控制。

（3）“三廢”情況分析

通過(guò)物料平衡圖可知，29.5%的原料進(jìn)入“三廢”，既造成物料的損失，又對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了不利影響，其中廢水量、廢氣量、固廢量分別占物料總投入量的16.7%、8.8%、4%。

①?gòu)U水

廢水種類(lèi)多，各股廢水水質(zhì)差異大，其中壓縮工序凝水、二氧化碳分水和小蘇打二氧化碳分水器分水水質(zhì)好，該部分廢水可回用。

②廢氣

廢氣主要包括含氨廢氣和含塵廢氣，其中碳化含氨尾氣、碳化過(guò)濾及淡液蒸餾尾氣主要污染物為氨，其余廢氣中的污染物均為顆粒物。

③固廢

固廢主要包括鹽泥、AII 泥、小蘇打澄清過(guò)濾廢泥，鹽泥量最大，其次為AII 泥。

3 聯(lián)堿裝置降耗減污途徑

根據(jù)物料平衡分析，可以清楚地發(fā)現(xiàn)物料流向，同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)聯(lián)堿裝置運(yùn)行中存在的明顯問(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題，從減少落地料產(chǎn)生、減少“三廢”排放兩大方向找出降耗減污的途徑。

3.1 減少落地料的產(chǎn)生

（1）煅燒爐出料箱密封性能較差，生產(chǎn)過(guò)程中造成堿粉較大，堿塵跑冒較多，大部分成為落地料，結(jié)合該情況，公司對(duì)煅燒爐出料箱進(jìn)行改造，改善密封結(jié)構(gòu)。

（2）輕灰工序振動(dòng)篩軟連接是布做的，經(jīng)常破損，產(chǎn)生落地料土次品，所以更換將振動(dòng)篩軟連接材料更換為鐵。

（3）成品運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備故障率很高，經(jīng)常發(fā)生鏈條斷裂、翅片脫落的設(shè)備故障，造成生產(chǎn)不穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)研究，將單排模鍛鏈改為雙排套筒滾子鏈，增加鏈條強(qiáng)度，減少部件內(nèi)部缺陷，減小設(shè)備運(yùn)輸阻力，避免鏈條斷裂、變形，減少純堿、氯化銨落地料的產(chǎn)生。

（4）干銨工序皮帶尾滾經(jīng)常粘料，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不容易清理，皮帶經(jīng)常跑偏，造成物料落地，企業(yè)將各皮帶尾滾更換為襯膠尾滾，在運(yùn)轉(zhuǎn)粘料后易于清理，減少了由于皮帶跑偏造成的物料落地現(xiàn)象。

（5）由于地面存在灰塵和銹蝕，當(dāng)精銨輸送機(jī)的物料落地后，使合格的精銨變成了次品，降低了產(chǎn)品品質(zhì)，結(jié)合該情況，企業(yè)用尼龍板做收集槽收集輸送過(guò)程中落下的精銨。

（6）母液桶出現(xiàn)故障時(shí)不易被發(fā)現(xiàn)，所以經(jīng)常造成桶內(nèi)大量積堿的產(chǎn)生。針對(duì)該情況，企業(yè)在母液桶上加裝故障檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)處理，減少?gòu)U堿的產(chǎn)生。

3.2 減少“三廢”的產(chǎn)生

（1）精銨工序分離機(jī)及濕銨皮帶的氨味重，分離機(jī)下料氯化銨中夾帶的游離氨散發(fā)到空氣中。企業(yè)將分離機(jī)排氣管裝引風(fēng)機(jī)，將含氨空氣排入到含水的桶中，將氨吸收，氨水達(dá)到一定濃度后回用做原料。

（2）碳化工序帶機(jī)刮刀不穩(wěn)定，刮堿不干凈，需要大量水來(lái)進(jìn)行沖洗濾布，一方面造成物料浪費(fèi)，另一方面造成廢水量的增加。結(jié)合刮刀使用情況，企業(yè)定期更換刮刀，減少物料浪費(fèi)，減少?gòu)U水產(chǎn)生。

（3）洗后液產(chǎn)生量大，洗水桶及洗后液的收集桶不足，待桶滿(mǎn)后便直接排放以上洗水及洗后液，造成物料的浪費(fèi)。針對(duì)該問(wèn)題，企業(yè)增加容器收集，減少物料損失，將多余的洗后液用于冷鹽水化鹽，避免洗后液的浪費(fèi)和直接外排。

（4）老鹵桶底流液沒(méi)有合理去處，作為廢水直接外排，造成原料的浪費(fèi)和廢水量的增加。結(jié)合該問(wèn)題，企業(yè)將底流液收集至濾液桶，回收其中的鹽分。

（5）采購(gòu)原鹽存在雜質(zhì)含量超標(biāo)的情況，造成鹽泥量的增加，同時(shí)浪費(fèi)原鹽處理過(guò)程的用水。所以公司進(jìn)一步加強(qiáng)原鹽采購(gòu)環(huán)節(jié)的管理，加強(qiáng)原料質(zhì)量控制，一方面可降低洗鹽水耗，另一方面可減少鹽泥的產(chǎn)生量。

（6）由于操作問(wèn)題，導(dǎo)致原鹽粒度較小，容易被鹵水帶走，導(dǎo)致鹽泥中含鹽量過(guò)大，造成原鹽浪費(fèi)。建議適當(dāng)減小洗滌鹵水的放量，以減少原鹽浪費(fèi)。

（7）固廢鹽泥、AII 泥需要用壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，目前壓濾后的固廢含水量高，造成了后期固廢處置的難度。企業(yè)針對(duì)該情況，對(duì)壓濾機(jī)進(jìn)行更換，提高濾餅的固含量，同時(shí)回收濾液，直接提高了原料氨、鹽的利用率。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某聯(lián)堿企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程建立物料平衡，可以清晰地發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中存在的物料浪費(fèi)和污染物產(chǎn)生量大的環(huán)節(jié)，針對(duì)重要環(huán)節(jié)，找到了降耗減污的潛力，并提出具體措施進(jìn)行實(shí)施，為企業(yè)減少生產(chǎn)成本，減少污染排放，利于企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。