降低聚氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中能源消耗措施

呂彥玲

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

在“2030年碳達(dá)峰，2060年碳中和”目標(biāo)下，綠色發(fā)展與高效發(fā)展成為中國(guó)能源體系建設(shè)的未來(lái)方向。降耗減碳是聚氯乙烯行業(yè)高質(zhì)量健康發(fā)展的重要保障。

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司（如下簡(jiǎn)稱氯堿公司）成立于2005年，主要生產(chǎn)燒堿、聚氯乙烯樹(shù)脂等產(chǎn)品，其中燒堿53萬(wàn)t/a、聚氯乙烯樹(shù)脂43.5萬(wàn)t/a、專用樹(shù)脂9萬(wàn)t/a。

1 降低能源消耗的措施

氯堿公司始終秉承節(jié)能低碳的能源管理理念，健全能源體系，完善計(jì)量管理制度，借鑒國(guó)際、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的新技術(shù)、新裝備，不斷優(yōu)化工藝流程。同時(shí)將能耗指標(biāo)計(jì)劃與考核同步進(jìn)行，加大考核力度，把節(jié)能工作真正落到實(shí)處。

1.1 引入新技術(shù)和新設(shè)備

大力推廣應(yīng)用新工藝新技術(shù)，壓縮高耗能設(shè)備，對(duì)資源消耗高，環(huán)境污染嚴(yán)重的技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行改造和淘汰，優(yōu)先選用技術(shù)先進(jìn)，能源資源利用率高、污染物產(chǎn)生量小的清潔工藝和設(shè)備，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)配備、使用環(huán)境設(shè)施和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境保護(hù)規(guī)范化管理。同時(shí)，積極參與行業(yè)對(duì)標(biāo)，借鑒國(guó)際、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)裝備，不斷優(yōu)化工藝流程，提升生產(chǎn)裝置自動(dòng)化與智能化水平，降低資源、能源消耗。

（1）流化床節(jié)能技術(shù)

原有聚氯乙烯生產(chǎn)工藝中，聚合一期干燥共有三條干燥線，均采用氣流旋風(fēng)工藝技術(shù)，已經(jīng)使用十余年。因工藝設(shè)備落后，在正常生產(chǎn)過(guò)程中存在耗能高，部分PVC產(chǎn)品出現(xiàn)雜質(zhì)偏高的現(xiàn)象，降低了產(chǎn)品優(yōu)級(jí)品率。受此影響，車間只能定期對(duì)氣流塔、干燥床進(jìn)行清理。

參考氯堿公司聚合二期使用的干燥流化床的運(yùn)行效果，流化床干燥系統(tǒng)蒸汽、動(dòng)力電較氣流旋風(fēng)工藝能耗明顯下降，同時(shí)可充分利用燒堿裝置區(qū)域的副產(chǎn)蒸汽，降低蒸汽消耗，節(jié)約生產(chǎn)成本。此外，改用流化床干燥工藝技術(shù)后，可從根本上解決PVC粉塵問(wèn)題。因此，氯堿公司通過(guò)技術(shù)改造，將一期氣流旋風(fēng)干燥工藝改建成尼魯流化床工藝，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的完美結(jié)合。

（2）汽提塔節(jié)能升級(jí)改造

氯堿公司聚合車間一期原有的穿流式篩板使用年限已達(dá)到十余年，運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)雜質(zhì)波動(dòng)、成品樹(shù)脂殘留偏高等問(wèn)題，后經(jīng)對(duì)汽提塔拆檢，發(fā)現(xiàn)部分塔盤已經(jīng)嚴(yán)重變形，導(dǎo)致運(yùn)行中塔盤上布液不均勻，形成偏流，造成樹(shù)脂質(zhì)量波動(dòng)。此外，穿流式篩板塔在運(yùn)行中還存在蒸汽消耗偏高、生產(chǎn)SG-8型樹(shù)脂消泡劑用量大等問(wèn)題。

結(jié)合實(shí)際工況將聚氯乙烯漿料汽提塔由穿流式篩板塔改為溢流堰式汽提塔。配套增加出塔緩沖罐、出塔漿料泵等附屬設(shè)備，利用一期聚合汽提塔冷凝器、汽水分離器等配套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)總體汽提工藝的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)年節(jié)能上千噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

1.2 優(yōu)化生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗

（1）回收母液水，降低水量消耗

聚氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中耗用大量的純水，同時(shí)產(chǎn)生大量的離心母液水[1-3]。經(jīng)計(jì)算，聚合車間母液水產(chǎn)出量約為3000 t/d，均排入無(wú)機(jī)廢水系統(tǒng)，造成了水資源的浪費(fèi)。聚合一車間一二三期泵機(jī)封水、汽提塔沖洗水、倒槽沖洗水、過(guò)濾器沖洗水、聚合釜出料釜大量沖洗水及管道沖洗水均為工業(yè)用水，用量約2000 t/d。通過(guò)工藝改進(jìn)，將離心母液水進(jìn)行回收，經(jīng)高精度過(guò)濾器過(guò)濾，其含固量等達(dá)到聚合用水標(biāo)準(zhǔn)后，用于聚合工序的機(jī)封水與汽提塔沖洗水，將剩余母液水1000 t/d送往乙炔車間用于發(fā)生器補(bǔ)水，提高母液水回收再利用，節(jié)約工業(yè)用水。具體實(shí)施方法如下。

一二期利用一期冷水罐做母液水罐，二期冷水罐供一二期同時(shí)使用。車間一二期母液水經(jīng)過(guò)濾筒式濾器一次過(guò)濾后進(jìn)入一期冷水罐。母液水由新增熱水泵打出，通過(guò)回流控制，保持壓力穩(wěn)定，經(jīng)線纏繞式過(guò)濾器二次過(guò)濾后，替代原大量沖洗水，供一二期使用。

三期利用汽提塔沖洗水槽做母液水罐，車間三期母液水經(jīng)過(guò)濾筒式濾器一次過(guò)濾后進(jìn)入母液水罐。母液水由新增熱水泵打出，通過(guò)回流控制，保持壓力穩(wěn)定，經(jīng)線纏繞式過(guò)濾器二次過(guò)濾后，替代原大量沖洗水，供三期使用。

其中一二期和三期的母液水管設(shè)置連通管，將剩余的1000 t/d母液水送往乙炔車間供發(fā)生器的補(bǔ)水，大幅度降低了水的消耗。

（2）副產(chǎn)蒸汽高效利用，降低蒸汽消耗

2012年以后的擴(kuò)建項(xiàng)目中全部配套新型蒸汽式合成爐，改變傳統(tǒng)爐型熱水換熱模式，將氫氣、氯氣燃燒過(guò)程放熱產(chǎn)生低壓蒸汽，并輸送至聚合車間汽提、干燥工序替代外網(wǎng)蒸汽使用，有效降低外網(wǎng)蒸汽用量，達(dá)到了降低能耗的目的。

（3）溴化鋰機(jī)組回收熱能

單體轉(zhuǎn)化工序和燒堿合成工序產(chǎn)生大量反應(yīng)熱，需大量冷卻水進(jìn)行冷卻，擴(kuò)散到環(huán)境當(dāng)中，造成能源浪費(fèi)。通過(guò)采用溴化鋰制冷技術(shù)，利用轉(zhuǎn)化、合成熱水余熱制冷技術(shù)回收生產(chǎn)中的余熱，生產(chǎn)7℃冷凍水供生產(chǎn)冷卻需要?？晒?jié)省大量電能，達(dá)到能量綜合利用目的，經(jīng)濟(jì)效益較好。同時(shí)，溴化鋰制冷機(jī)組具有全自動(dòng)控制、運(yùn)行穩(wěn)定、節(jié)約電能、噪音小等優(yōu)點(diǎn)，在制冷技術(shù)上具有先進(jìn)性。

1.3 強(qiáng)化運(yùn)行管理

（1）管理體系的建立

建立健全能源管信息化平臺(tái)，通過(guò)采集企業(yè)在日常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中涉及的電、水、蒸汽等各類能源的消耗數(shù)據(jù)，監(jiān)控和分析企業(yè)在各重點(diǎn)用能工序和用能設(shè)備的用能狀態(tài)和能源利用效率，并建立用能考核機(jī)制，改善用能方式、提高用能效率、杜絕能源浪費(fèi)、降低能源消耗，最終實(shí)現(xiàn)能源精細(xì)化管理和節(jié)能降耗的目標(biāo)。

氯堿公司依托現(xiàn)有的調(diào)度網(wǎng)系謀劃統(tǒng)構(gòu)建全廠能源管理中心，實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理以及能源成本分析。利用能耗分析模型對(duì)用能管理提供數(shù)據(jù)支撐，為改進(jìn)和優(yōu)化能源平衡尋找最佳切入點(diǎn)，提高能源利用率和管理效率，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

（2）體系運(yùn)行優(yōu)化

依托公司數(shù)字化調(diào)度網(wǎng)絡(luò)，對(duì)生產(chǎn)工藝流程的監(jiān)管和對(duì)各生產(chǎn)板塊的關(guān)鍵數(shù)據(jù)整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠水電汽和原材料等資源的錯(cuò)峰調(diào)整、合理匹配，以達(dá)到生產(chǎn)效益最大化。

根據(jù)燒堿系統(tǒng)各期電解槽離子膜換膜周期不同，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行負(fù)荷，建立電解槽運(yùn)行評(píng)價(jià)系統(tǒng)。依托調(diào)度網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)關(guān)注直流電耗運(yùn)行狀況，2021年5-9月燒堿一期完成電解槽優(yōu)化改造，電流效率達(dá)到最優(yōu)，在生產(chǎn)低負(fù)荷運(yùn)行狀況下，科學(xué)匹配各期電解槽運(yùn)行負(fù)荷，充分利用一期電解槽效率高的優(yōu)勢(shì)使其處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，最大程度降低直流電耗和燒堿系統(tǒng)綜合能耗。

在完善蒸汽計(jì)量的基礎(chǔ)上，充分利用蒸汽合成爐的產(chǎn)能，調(diào)整一期/四期鹽酸產(chǎn)比，提高副產(chǎn)蒸汽產(chǎn)量，并將此項(xiàng)指標(biāo)納入生產(chǎn)考核，提高副產(chǎn)蒸汽產(chǎn)量的同時(shí)降低外網(wǎng)蒸汽使用量，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2 實(shí)施綠色管理，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)

2.1 構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)

堅(jiān)持提高資源利用率，加大科技創(chuàng)新投入，多次利用資源，構(gòu)建內(nèi)部循環(huán)系統(tǒng)，積極參與地區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，達(dá)到節(jié)能、降耗、增值和清潔生產(chǎn)等多重目標(biāo)。

氯堿公司建立以過(guò)程控制為主，按照“減量化、再利用、資源化”為原則，三友集團(tuán)在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)了“兩堿一化”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，實(shí)現(xiàn)了以“產(chǎn)業(yè)鏈相互鏈接，廢棄物綜合利用，資源充分節(jié)約，環(huán)境清潔友好”為特點(diǎn)的綠色、可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展。

通過(guò)兩堿一化循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系不僅降低了燒堿、次鈉等產(chǎn)品的銷售壓力，也解決了電石渣漿、含硝淡鹽水等副產(chǎn)品的處理難題，形成強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。

2.2 企業(yè)間物料及能源梯次利用

純堿公司生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生蒸氨廢液回收用于氯化鈣生產(chǎn)，氯化鈣生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)淡鹽水用于純堿公司化鹽；廢堿渣制成堿渣脫硫劑用于熱電公司煙道氣脫硫，碳化回收水補(bǔ)充熱電公司生產(chǎn)原水；同時(shí)利用曹妃甸海水淡化排廢濃海水，作為原鹽補(bǔ)充。PVC生產(chǎn)過(guò)程中排廢電石渣漿替代石灰乳用于純堿公司生產(chǎn)，同時(shí)用于化纖公司的污水處理；副產(chǎn)的次氯酸鈉用于粘膠短纖維漂白、鹽酸用于熱電公司除鹽水生產(chǎn)?；w公司副產(chǎn)芒硝與氯堿公司副產(chǎn)淡鹽水混合后用于純堿公司濃海水脫鈣，其廢堿液供給硅業(yè)公司中和廢酸液。實(shí)現(xiàn)了企業(yè)間物料、能源的梯次利用。

2.3 公司集團(tuán)內(nèi)部“小循環(huán)”融入?yún)^(qū)域發(fā)展“大循環(huán)”

三友集團(tuán)循環(huán)經(jīng)濟(jì)不斷豐富完善，構(gòu)建了從企業(yè)內(nèi)部的“小循環(huán)”到南堡園區(qū)內(nèi)企業(yè)之間、產(chǎn)業(yè)之間的“中循環(huán)”再到曹妃甸區(qū)域內(nèi)行業(yè)之間的“大循環(huán)”。熱電公司作為南堡開(kāi)發(fā)區(qū)供汽供熱主體，向區(qū)內(nèi)各企業(yè)供應(yīng)蒸汽和熱源，并承擔(dān)開(kāi)發(fā)區(qū)居民生產(chǎn)生活用熱及部分用電任務(wù)；利用首鋼京唐鋼鐵有限公司海水淡化排廢濃海水、天津等周邊氯堿企業(yè)電石渣生產(chǎn)純堿；氯堿公司為天赫鈦業(yè)、三孚硅業(yè)提供液氯等生產(chǎn)四氯化鈦、三氯氫硅等；三友純堿公司生產(chǎn)的堿渣脫硫劑積極向曹妃甸區(qū)域及周邊發(fā)電企業(yè)推廣。

3 效益分析

氯堿公司積極參與同行業(yè)對(duì)標(biāo)，借鑒國(guó)際、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的新技術(shù)裝備，不斷優(yōu)化工藝流程，提升生產(chǎn)裝置自動(dòng)化與智能化水平，降低資源、能源消耗，獲得了社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益雙重豐收。

3.1 提升產(chǎn)品質(zhì)量

通過(guò)引入新技術(shù)、新設(shè)備，解決了樹(shù)脂產(chǎn)品雜質(zhì)波動(dòng)、成品樹(shù)脂殘留偏高等問(wèn)題。改造前后樹(shù)脂的優(yōu)級(jí)品率見(jiàn)表1。

表1 樹(shù)脂優(yōu)級(jí)品率匯總%

3.2 減少動(dòng)力電消耗

一期尼魯流化床工藝實(shí)施后，經(jīng)實(shí)際測(cè)算，原有旋風(fēng)干燥系統(tǒng)平均耗電功率在2140 kW，而18萬(wàn)t/a尼魯流化床干燥系統(tǒng)實(shí)際工作功率為900 kW，實(shí)際運(yùn)行節(jié)電1240 kW。年生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間以8000 h計(jì)，每年節(jié)電992萬(wàn)kW·h。

3.3 降低蒸汽消耗

（1）引入新技術(shù)降低蒸汽消耗

一期尼魯流化床工藝實(shí)施運(yùn)行后，節(jié)約了蒸汽的耗用量，尼魯流化床噸PVC蒸汽消耗降低0.2 t，按15萬(wàn)t/a樹(shù)脂處理能力計(jì)算，項(xiàng)目實(shí)施后全年節(jié)約蒸汽3萬(wàn)t。

（2）優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)約蒸汽消耗

通過(guò)優(yōu)化調(diào)配燒堿車間熱水與蒸汽合成爐，提高副產(chǎn)蒸汽用量，降低樹(shù)脂耗蒸汽用量，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2和表3（因2021年7-9月生產(chǎn)低負(fù)荷運(yùn)行，數(shù)據(jù)不具可比性）。

表2 2020年副產(chǎn)蒸汽產(chǎn)量

表3 2021年副產(chǎn)蒸汽產(chǎn)量

通過(guò)調(diào)配合成爐運(yùn)行，提高了副產(chǎn)蒸汽的用量，降低了PVC蒸汽單耗，表2及表3中數(shù)據(jù)可以看出2020/2021年1-6月PVC蒸汽單耗分別為0.632 t/t和0.612 t/t，上半年樹(shù)脂產(chǎn)量為19.22萬(wàn)t，節(jié)約蒸汽消耗3844 t。

3.4 節(jié)約用水

聚合車間離心母液水回用項(xiàng)目實(shí)施后，每天可回收離心母液水3000 t，其中2000 t替代工業(yè)用水用于聚氯乙烯生產(chǎn)中的沖洗用水，另外1000 t代替生產(chǎn)水用于乙炔車間的發(fā)生器補(bǔ)水。離心母液水回收項(xiàng)目的實(shí)施，降低了工業(yè)用水的消耗。

4 結(jié)語(yǔ)

化工企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中，規(guī)范能源消耗管理，全面系統(tǒng)地策劃、實(shí)施、檢查和改進(jìn)各項(xiàng)能源管理活動(dòng)，剖析生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的問(wèn)題，通過(guò)引用新技術(shù)、新設(shè)備，工藝改造，精細(xì)化管理等措施，降低能源消耗，提升企業(yè)效益，為實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和雙碳目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。