離子膜電解裝置節(jié)能減排措施探討

蔡德忠，熊 鵬

（新疆中泰化學(xué)股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830009）

新疆華泰重化工有限責任公司電解裝置目前共有3套裝置4條生產(chǎn)線的高電密自然循環(huán)離子膜電解裝置，1# 裝置采用氯工程電解槽，產(chǎn)能11萬t/a折百燒堿，2# 裝置、3# 裝置A、B 系統(tǒng)為北化機電解槽，產(chǎn)能分別為11萬t/a 和15.5萬t/a 折百燒堿。

1 節(jié)能降耗措施

1.1 完善供電系統(tǒng)

對于氯堿裝置來說，避免非計劃停車、確保裝置的安全平穩(wěn)高效運行，就是最大的節(jié)能降耗。因此，首先要完善供電系統(tǒng)。該公司在建設(shè)自備電廠降低成本的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了自備電廠與外線聯(lián)網(wǎng)的雙回路供電系統(tǒng)，保障供電的穩(wěn)定性和連續(xù)性。各套DCS 都加裝了保安電源，避免斷電給應(yīng)急中樞造成被動。現(xiàn)場的應(yīng)急關(guān)鍵機泵，尤其是環(huán)保裝置的機泵都加裝了保安電源。照明也完善了應(yīng)急燈。其次，做好崗位人員的工藝操作及應(yīng)急方面的培訓(xùn)工作，做好應(yīng)急演練。新進車間人員在進行了系統(tǒng)的安全知識培訓(xùn)，由工藝技術(shù)員從閥門、流量計、電機、泵、換熱器、塔、罐等基礎(chǔ)知識到崗位操作法、工藝流程PID 圖、工藝卡片、節(jié)能減排、應(yīng)急預(yù)案進行等一系列全面系統(tǒng)的脫產(chǎn)培訓(xùn)。

1.2 節(jié)約電能消耗

（1）大力推進電解槽膜極距改造工作。目前公司氯工程電解槽膜極距改造已進行了3臺，正在滾動實施中，改造完畢運行數(shù)據(jù)穩(wěn)定后的電壓，比改造前新膜運行（滿負荷時電流密度5.0 kA/m2）電壓單片下降0.15 V 左右，效果明顯，相應(yīng)大幅降低了噸堿電耗。北化機電槽的膜極距改造也已進入立項階段，將陸續(xù)實施。（2）在指標范圍允許的前提下，將槽溫往指標上限控制，槽溫控制指標值為80～90 ℃。隨著槽溫的上升，電槽整體電阻降低，單元槽片電壓下降，也會降低電能消耗。（3）對部分平時未滿負荷運行的電機加裝變頻，從而在節(jié)約電耗的同時，增加裝置運行穩(wěn)定性。

1.3 節(jié)約蒸汽消耗

盡量保證裝置滿負荷運行，進樹脂塔的過濾鹽水由脫氯淡鹽水換熱代替蒸汽換熱，節(jié)約蒸汽消耗。氯工程電解裝置增加列管換熱器，用出槽氯氣給進電槽前的精鹽水提升溫度，在降低氯氣溫度、減小氯氣洗滌塔對冷量需求的同時，也減小了電槽陰極系統(tǒng)對蒸汽的消耗。蒸汽疏水閥平時關(guān)至最小開度，避免蒸汽浪費。

1.4 脫氯pH 值控制的精細化

正常生產(chǎn)時在氯能脫除的情況下，脫氯pH 值往指標上限控制，從而節(jié)約脫氯加酸量，用于中和酸的脫氯加堿的消耗也會隨之降低。同時對設(shè)計不合理的脫氯工藝進行改進。該公司3#裝置脫氯鹽水泵的回流管原設(shè)計為回到脫氯塔內(nèi)，這樣會導(dǎo)致已經(jīng)加過堿和亞硫酸鈉的脫氯鹽水又回到含有酸性鹽水的脫氯塔中，破壞塔內(nèi)的酸性環(huán)境，不利于游離氯的脫除，并增加了亞硫酸鈉的消耗。現(xiàn)已將回流管線改至回到脫氯鹽水泵的進口，有效解決了這一問題，并節(jié)約了亞硫酸鈉消耗，確保了脫氯效果。

圖1 脫氯鹽水泵回流改造前簡圖

圖2 脫氯鹽水泵回流改造后簡圖

1.5 濃硫酸消耗控制

氯氣鈦冷卻器出口氯氣溫度指標為12～18 ℃，正常生產(chǎn)時在確保鈦冷內(nèi)氯水不結(jié)晶的前提下，往指標下限控制，使氯氣中的水分充分冷凝下來，這樣進入硫酸干燥系統(tǒng)的氯氣夾帶的水分就相應(yīng)減少，降低了干燥水分所需的硫酸的消耗量。廢硫酸濃度控制也盡量往指標下限調(diào)節(jié)，這樣可以充分利用濃硫酸，避免硫酸未充分吸收水分即作為廢酸打往廢酸罐。

1.6 燒堿車間堿性冷凝水回用

燒堿車間堿性冷凝水代替高純水供至高純水總管，電解裝置機封水、陰極電解加水、樹脂塔再生用水、亞硫酸鈉配水等原本完全用高純水的工藝點，大量使用堿性冷凝水，相應(yīng)降低高純水消耗。

1.7 純水站堿性廢水回用

將純水站再生堿性廢水送往次鈉環(huán)保裝置用于次鈉配罐，代替工業(yè)水，相應(yīng)降低了工業(yè)水消耗。

2 減排措施

（1）原始設(shè)計上各廠房地溝廢水未完全回收利用。該公司通過工藝改造，從工藝設(shè)計層面使廢水具備零排放的條件。增加廢水回收泵和罐，酸性堿性廢水分別回收，酸性廢水送往脫氯系統(tǒng)，堿性廢水送往一次鹽水化鹽。對于機封水、樹脂塔再生廢水、蒸汽冷凝水、水封溢流水、氫氣冷凝水、氯水等充分回收利用。

（2）各廠房取樣桶內(nèi)的液體分類回收，嚴禁直接倒入地溝。崗位人員巡檢時及時查看取樣口狀態(tài)及設(shè)備管線有無跑冒滴漏情況，出現(xiàn)異常及時處理。

（3）廢硫酸罐頂平衡管接至次鈉環(huán)保裝置，避免廢硫酸中微量氯氣排放至大氣中污染環(huán)境。因廢氯管線內(nèi)少量的氯水會沉積在平衡管內(nèi)，積存的液體量達到局部滿管時，會影響到吸收效果，所以崗位人員要及時排盡平衡管內(nèi)的積液。

（4）杜絕常流水行為，除非工藝需求及防凍需要，巡檢時嚴格檢查各介質(zhì)閥門狀態(tài)。即使是工藝需要的常流水，車間也進行了充分的回收，杜絕物料浪費。

（5）在車間廢水總排口處設(shè)計地坑和泵，檢測pH 值和含氯情況確信可回收的情況下，完全回收至一次鹽水化鹽，從而實現(xiàn)真正的零排放。同時嚴格控制上游工序及部門，合理排放可回收液體至廢水系統(tǒng)，杜絕含氯、偏酸性、高鈣等液體進入回收系統(tǒng)。

3 實施節(jié)能減排措施后的效果

通過實施上述措施，該公司電解裝置在節(jié)能減排降耗方面取得了較顯著的效果。在節(jié)能方面，電解電耗大幅度降低，部分大功率電機通過變頻控制節(jié)約了電能。蒸汽消耗通過工藝改造了工藝控制也控制在了合理水平。正常生產(chǎn)情況下廢水實現(xiàn)了零排放，生產(chǎn)工藝整體上實現(xiàn)了優(yōu)化運行。