1 0萬t/a離子膜燒堿裝置部分優化總結

孫中耀，李寶琨

（東明萬海氯堿化工有限公司，山東 菏澤 274500）

東明萬海氯堿化工有限公司現有裝置規模10萬t/a離子膜燒堿，配套公用工程及儲運系統。一期5萬t/a燒堿裝置于2008年5月開車一次成功并投入運行；二期5萬t/a燒堿裝置于2009年8月投產。經過幾年運行，裝置進行了部分優化和改造，裝置運行的穩定性和技術經濟指標都有很大提高。

1 原料優化及資源利用

1.1 礦鹽代替海鹽

燒堿裝置運行初期，原料全部為海鹽。萬海氯堿采用“皮帶機+刮板機”的輸送方式將海鹽送至化鹽桶用于一次鹽水，但海鹽中的硫酸根及鈣離子含量較高，造成氯化鋇和碳酸鈉的大量消耗，且日常生產中存在不能滿足燒堿裝置額定負荷下用鹽水的情況。為了解決此問題，該公司因地制宜，開始利用周邊鹽廠所生產的礦鹽制作一次鹽水。但由于礦鹽顆粒較小，呈粉末狀，在皮帶機上易潮解并附著在表面，易造成皮帶機下料口堵塞，無法正常上鹽。為解決此問題，2011年5月，投資建設半地下化鹽池系統并一次投用成功，甩掉了原始的“皮帶機+刮板機”輸送海鹽的上鹽系統，不但降低了上鹽系統的電力消耗，同時化工輔料中碳酸鈉消耗不到原來的1/2。

1.2 氫氣回收利用

離子膜法制燒堿工藝中富產的高純度氫氣（99.99%），具有純度高、雜質少等優點，在原始開工初期，只有極少量氫氣用于高純鹽酸合成，其余均放空。依托東明石化千萬噸級煉油基礎，該公司于2009年3月建成氫氣回收裝置，將多余的氫氣送至煉油板塊，用于汽油、柴油加氫及聚丙烯生產，年回收氫氣約兩千萬標方。經過增設氫氣回收利用設施，不但避免了氫氣放空，減少了氫氣著火發生的可能，實現了氫氣的零排放，還做到了資源綜合利用，每年為公司增收3 900多萬元。

2 流程優化

2.1 一、二期淡鹽水分開控制，單期進膜法脫硝裝置

為了擺脫鋇離子對離子膜的危害，消除氯化鋇溶液配制過程中對人體的可能損害和造成環境的污染，萬海氯堿引進了膜法脫硝技術。整套膜法脫硝裝置采用濱化布萊恩的脫硝工藝，裝置設計處理能力為320 kg/h（以Na2SO4計）。

改造前，一、二期電解裝置生產中所產生的淡鹽水共用一條管線，都進入膜脫硝裝置鹽水高位槽，由于膜法脫硝工藝要求進入MRO膜的淡鹽水中游離氯含量為0，造成淡鹽水化學脫氯中輔料亞硫酸鈉的大量消耗。經過實驗分析，萬海氯堿通過增設一條淡鹽水管線，把一、二期淡鹽水分開控制，一路無游離氯后進入膜脫硝裝置，另一路含有少量游離氯的淡鹽水直接去配水罐。此舉不僅能夠滿足膜脫硝裝置的正常鹽水處理量，而且可減少亞硫酸鈉消耗。

2.2 開工堿線與成品堿線改造

改造前一、二期電解裝置共用一條成品堿線和一條開工堿線。成品堿線是將電解生產的32%燒堿直接送至燒堿罐區，做商品堿外賣；開工堿線是將燒堿罐區32%的燒堿送回電解裝置，供電解槽停工降溫、電解槽堿液置換等情況時使用。

由于生產中有時存在一、二期不同時運行的情況，例如，電解一期正常運行，電解二期處于停車封槽狀態，共用一條管道已影響生產的協調及產品的合格。通過在一、二期陰極液泵出口與開工堿線、成品堿線之間增加跨線，實現了一、二期堿液自由收發，同時，實現了單期堿液可直接供另一期使用的目的，而且，可由電解崗位人員內部進行堿液收發。通過改造，減少了協調難度，優化了生產組織方案，大大縮短了開工周期。

3 節能優化

3.1 再生廢水回收利用

由于離子膜燒堿裝置對鹽水的質量要求極高，尤其要確保二次精制所生產的超精鹽水質量合格。故每隔一定時間需對鹽水二次精制樹脂塔進行再生，其再生廢水中含有大量的NaCl。如果把這部分再生廢水外甩，既浪費原鹽，又不符合環保要求，對再生廢水回收利用就成為解決此問題的唯一方法。萬海氯堿經過數次對再生廢水的分析，未發現重金屬及微量元素超標現象。通過對再生廢水的回收利用，既降低了原鹽消耗，又節省了新鮮水，現鹽水系統各指標正常。

3.2 蒸汽冷凝水回收利用

離子膜燒堿裝置所消耗的蒸汽主要用于鹽水和電解槽循環堿的加熱，萬海氯堿蒸汽用于加熱的換熱器有4處，即化鹽水換熱器、進樹脂塔鹽水換熱器、一期循環堿換熱器和二期循環堿換熱器。

萬海氯堿日消耗蒸汽約70 t，為充分利用這部分冷凝水及冷凝水所含余熱，通過管道將冷凝水收集于一個約4 m3的熱水罐中，當熱水罐內回收水達到一定液位時，通過自控系統用泵將冷凝水輸送至亞硫酸鈉配制、碳酸鈉配制、板框壓濾機鹽泥沖洗、膜脫硝裝置熱水罐及化鹽配水罐等裝置。

4 安全環保優化

4.1 液氯槽車充裝泄壓流程改造

該公司液氯充裝抽真空系統采用液環泵，其液環介質為濃度≥95%的濃硫酸。液氯充裝分為液氯鋼瓶充裝和液氯槽車充裝。液氯槽車內氯氣壓力在0.3～0.6 MPa，為便于充裝需泄掉槽車內部分壓力，槽車內氯氣經氣相線至液環泵入口，而后經液環泵進入廢氣吸收系統。氯氣經過液環泵與濃硫酸接觸，造成濃硫酸被帶至后路系統，出現碳鋼管腐蝕的情況，造成次氯酸鈉溶液變紅。在泄放槽車內氯氣的同時，氯氣經液環泵入口分配臺反串至液氯鋼瓶抽真空管線內，此時，需關閉所有液氯鋼瓶抽真空閥門，否則造成氯氣外溢。

經過改造，新增液氯槽車泄壓管線，直接接至液化泵出口氣液分離器頂部，槽車泄放的氯氣繞過液環泵中的濃硫酸。另外對液環泵出口管線進行材質更換，更換為非金屬管線，并在廢氣吸收裝置前增加了緩沖罐，避免濃硫酸被攜帶的情況，同時，解決了因排放槽車內的氯氣而影響液氯鋼瓶充裝進度的問題。

4.2 氯氣總管正負壓水封補水管線改造

燒堿裝置氯氣總管的正負壓水封在保證電解槽陽極側壓力的穩定、避免離子膜因壓力波動造成損傷起著至關重要的作用，正負壓水封的補水管線來自氯水槽，由氯水槽內的氯水進行補給。在日常運行過程中出現過因負壓水封內水少而造成氯氣外溢的情況，后又接新鮮水臨時管線至負壓水封，仍未能有效解決此問題。

經現場排查，發現原正負壓水封補水的管線接頭處處于氯水泵出口自控閥后，當氯水槽液位低時，氯水泵內的氯水就不再外送，此種情況下，正負壓水封就得不到有效補水，當氯氣系統壓力由低變高時，負壓水封則需及時補水，否則，可能因壓力波動造成氯氣外溢。經過將補水管線由自控閥后移到氯水泵出口分配臺上的技術改造，沒有再發生類似事件。

5 結束語

通過燒堿裝置的部分優化和改造，在保證正常生產前提下，不但降低了物耗和能耗，還減輕了環境污染，提高了企業市場競爭力。