32%轉(zhuǎn)產(chǎn)30%的燒堿運(yùn)行分析

段成義，李國(guó)驍，盧麗萍

（重慶市映天輝氯堿化工有限公司，重慶401221）

重慶市映天輝氯堿化工有限公司位于重慶長(zhǎng)壽化工園區(qū)，2009 年建成投產(chǎn)， 燒堿產(chǎn)能10 萬(wàn)t/a，配套3 萬(wàn)t/a TCE 項(xiàng)目。 為了提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，推進(jìn)節(jié)能降耗生產(chǎn)優(yōu)化工作，該公司將電解生產(chǎn)的32%堿調(diào)整為30%堿。 運(yùn)行至今，效果明顯。

1 轉(zhuǎn)產(chǎn)可行性探討

1.1 堿濃度控制范圍要求

離子膜的交換容量是一定的，其交換容量越高，電流效率的極大值也就越偏向于高濃度一側(cè)， 膜也就更加適應(yīng)于生產(chǎn)濃度更高的燒堿， 而在制取低濃度的堿時(shí)就不太適宜。 該公司使用的離子膜允許的堿液濃度為28%～33%，在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)廠家的推薦濃度為30%～32%。

1.2 堿液濃度對(duì)電流效率的影響

堿液的濃度直接影響離子膜羧酸層的含水率，羧酸層作為電流效率的決定層， 隨著堿液濃度的上升，羧酸層的含水率也逐漸下降，離子膜內(nèi)固定離子的濃度也逐漸增大，最終導(dǎo)致電流效率逐步下降。伴隨著堿液濃度的降低， 電流效率也同樣會(huì)有一定的降低。 杜邦膜給定的資料顯示，堿濃度為31%～33%之間時(shí)，電流效率達(dá)到極值。

1.3 堿液濃度的降低利于槽電壓下降

堿液濃度的降低對(duì)槽電壓最直接的影響就是陰極液電阻的下降； 在80 ℃時(shí)，32.5%堿液的電阻為0.990 Ω·cm，30%堿液的電阻為0.969 Ω·cm。 另外，伴隨著堿液濃度的降低， 離子膜羧酸層含水量明顯增加， 對(duì)膜電壓起決定因素的羧酸層的電阻率也明顯下降，參看圖1。

圖1 堿液濃度對(duì)羧酸層電導(dǎo)率的影響圖

杜邦N981 膜的堿液濃度與槽電壓的關(guān)系見(jiàn)圖2。

1.4 堿液濃度調(diào)整后對(duì)鈉離子遷移的影響

堿液濃度降低， 離子膜中羧酸層的含水率隨著陰極側(cè)堿液含水率的增加而增加， 離子膜羧酸層的離子通道將會(huì)擴(kuò)張得更大，便于提高鈉離子的擴(kuò)散，見(jiàn)圖3。

通道擴(kuò)張后，由于氫氧根離子滲透，堿中氯酸鹽含量會(huì)隨之增高。

2 運(yùn)行情況

2.1 堿濃度控制情況

在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中為了滿足顧客的的需求，并將由于產(chǎn)品質(zhì)量正偏差導(dǎo)致的損失控制在最小，30%堿的濃度一直控制在30.1%～30.4%。初期運(yùn)行，由于剛進(jìn)行調(diào)整，堿濃度波動(dòng)幅度較大，控制得不夠穩(wěn)定。隨著操作上的逐步適應(yīng)，堿液濃度逐步穩(wěn)定為30.3%。 堿液濃度的運(yùn)行趨勢(shì)變化圖見(jiàn)圖4。

濃度調(diào)整后，30%堿比32%堿中的氯化鈉含量約增長(zhǎng)了0.000 34%，具體變化情況見(jiàn)圖5。

2.2 槽電壓變化

圖6 為堿液濃度調(diào)整后相同電流下單元槽電壓的變化圖（未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)折算）。

轉(zhuǎn)產(chǎn)30%堿后根據(jù)實(shí)際運(yùn)行報(bào)表統(tǒng)計(jì)折標(biāo)后對(duì)比單元槽電壓平均下降約為0.023 V，從電解直流電耗的計(jì)算公式：，可以得知，相對(duì)于32%堿每生產(chǎn)1 t 30%堿 （折百） 降低直流電耗為

3 收效對(duì)比

在濃度30%～32%之間堿液濃度與槽電壓的關(guān)系為y=0.02x+2.25，通過(guò)圖2 曲線可以看出，濃度每增減1%，槽電壓增減10 mV。 倘若把堿濃度由32%調(diào)整成為30%，則相對(duì)應(yīng)的每個(gè)單元槽降低的電壓為0.02×（32-30）=0.04（V），相應(yīng)地噸堿電耗降低的能耗為噸堿電耗=平均槽電壓/（1.492×0.965）×1 000；噸堿電耗降低的電耗為0.04/（1.492×0.965）×1 000=27.78（kW·h）。 電價(jià)以0.58 元/kW·h 計(jì)，可節(jié)約電費(fèi)為27.78×0.58=16.11（元）。10 萬(wàn)t/a燒堿，可節(jié)約電費(fèi)約為161 萬(wàn)元kW·h。

每生產(chǎn)1 t 折百堿多消耗的水為1 000/0.3～1 000/0.32=208（kg）,脫鹽水的單價(jià)約為5 元/t，每噸折百堿增加的水費(fèi)為1.04 元； 全年綜合節(jié)約電費(fèi)80 萬(wàn)元。

4 綜述

生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行控制與方案還存在一定差距，堿液濃度不能完全穩(wěn)定在較小的期望范圍內(nèi)運(yùn)行， 還需要從管理和控制上投入更多優(yōu)化措施，但32%堿轉(zhuǎn)產(chǎn)30%堿效果總體明顯，產(chǎn)品質(zhì)量保持穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益較大，同時(shí)，也有利于離子膜效率的提升。 該方式有利于企業(yè)的節(jié)能降耗工作的推進(jìn)。