燒堿生產中節能技術分析

王瀟(內蒙古工大華遠工程技術有限公司，內蒙古 呼和浩特 010020)

燒堿生產中節能技術分析

王瀟(內蒙古工大華遠工程技術有限公司，內蒙古 呼和浩特 010020)

隨著社會的發展、技術的進步，迫切要求著經濟增長方式的轉變。目前，在燒堿生產過程中，許多工藝技術的應用已經無法跟上時代發展的腳步，因而，迫切需要轉向經濟增長方式、變革生產工藝流程。當前在燒堿生產中突出存在的問題，具體表現為設備的液位、壓力由回流泵、出口自控閥控制等環節，技術較落后，進而造成大量能源的過度消耗、30%以上的動力電被浪費在回流上。基于此，本課題關于燒堿生產節能技術的研究，充分利用變頻技術、通過變頻調整泵的轉速，以此來達到控制設備的液位、壓力的目的，從源頭上控制高能耗的生產方式。對此，本文提出了一種離子膜法工藝，該生產工藝，綜合能耗低、產品質量高，對環境造成的污染也比較小，已然成為了當下許多企業重點關注和引進的一項節能工藝。

燒堿;生產;節能技術

本文著重探討分析離子膜電解法在燒堿生產過程中的工藝應用，從全過程管理控制的視角探尋出降低燒堿生產能源消耗、成本節約的對策方法。

1 燒堿生產工藝與設備

關于燒堿生產工藝與設備，主要是指在生產過程中的多道工序，包括二次鹽水、一次鹽水、氯氫處理以及電解等。對于燒堿企業來說，企業主要生產的就是鹽酸、燒堿或者是液氯等產品，在生產過程中，所需要使用到的設備主要是二合一蒸汽合成爐、離子膜電解槽、氯氣透平機。其中，二合一蒸汽合成爐需要6臺，離子膜電解槽需要8臺，氯氣透平機需要1臺。

2 燒堿生產工藝分析

2.1 一次鹽水生產工序

在燒堿生產工藝的全過程中，一次鹽水生產工序是第一道工序，這一環節比較關鍵。在實際操作實施上，主要是通過離子膜電解工序來獲取到生產所需要的淡鹽水。在獲取淡鹽水這一環節，一般需要經過澄清桶運用鋇法將一些二氧化硫去除掉，之后再和其他淡鹽水、深井水等放在一起置入到專用的化鹽水的存儲罐內。根據業內相關的實驗研究充分證明了，化鹽水桶內，化鹽水一旦接觸到鹽層，在短時間內會得到飽和粗鹽水，之后其將足量的氫氧化鈉加入到桶內，與粗鹽水會發生化學反應，再反應之后，通過泵打入粗鹽水加壓溶氣罐，待完全溶氣之后，方可將三氯化鐵放入桶內，緊接著進入到預處理環節。在預處理器中，之前大量的Mg2+化合物會被去除掉，包括其中的一些化學雜質都會被去除掉，緊接著將其裝進到反應罐內，并在第一時間加入碳酸鈉化學物，兩者會再一次發生反應，反應過后會流入到HVM膜的過濾器的內部位置。在過濾器里，包括Ca2+、Mg2+等化合物，以及一些機械雜質，會被清除掉。到了這一步，待加入足量鹽酸、亞硫酸鈉來進一步調節pH值，并將游離氯去除干凈，便可送入到二次鹽水精制工序。

2.2 二次鹽水和制堿工序

一次鹽水生產工序完成之后，進入到二次鹽水精制工序，即送入到精鹽水高位槽，緊接著進入到電解槽。當鹽水進入到陽極室電解工序，便會產出濕氯氣，下一步就是送往到氯氣處理系統。之前的淡鹽水一部分經氯酸鹽分解裝置除去氯酸鹽后，其便會與其他部分淡鹽水融合在一起，并一起進入到脫氧塔，待脫氧完畢之后會立即送到一次鹽水工序。上述是陽極室電解工序，而陰極室電解工序中，所產生的濕氯氣，也會被送往氯氣處理系統，即32%的燒堿一部分去陰極液循環槽，另外一部分燒堿，則繼續送往到蒸發工序，讓其進一步生產出高濃度的堿，而最后剩余的那一部分，則送往到燒堿中間槽。

2.3 蒸發工序

當一次鹽水工序、二次鹽水工序完成后，即將進入到蒸發工序。在這里來了解認識一下蒸發裝置。在蒸發裝置的設計上，選用的是瑞典阿法拉伐三效逆流工藝，整個堿液流程如下：首先，當離子膜電解工序送至的32%的燒堿通過上料泵之后，它會進入到III效板式蒸發器這一環節，待被蒸發處理后，緊接著會被進入到III效分離器，將濃縮堿液從分離器分離，從底部分離出來，再通過送料泵經過2個預熱器（換熱）后，再一次進入到II效蒸發器（流程如上），蒸發后進入到II效分離器，濃縮堿液再一次從分離器的底部分離出來。之后再次通過濃縮堿泵，經過2個預熱器（換熱）加熱處理之后，之中進入到I效蒸發器，待蒸發處理后，濃縮堿液從分離器底部出來。

2.4 氯氫處理工序

在氯氫處理工序這一環節，將之前由電解來的高溫濕氯氣放入到洗滌塔、鈦管冷卻器、水霧捕集器、干燥塔、酸霧捕集器后，緊接著進入到透平機對其加壓處理。加壓處理完畢之后，再將其分別送至液氯、HCI合成工序。電解來的高溫濕氫氣經一級冷卻器冷卻進入氫氣壓縮機加壓,再經二級冷卻器冷卻及水霧捕集器脫水后送至HCl合成工序或排空。而之前來自于透平機的干氯氣在經過（氯氣高壓機組）加壓處理之后，最終進入到液化器。化液處理之后又進入到液氯貯槽，對其進行包裝處理，液化尾氣則送入到HCI合成工序。經過HCI合成工序送至到合成崗位的氯氣，開始進入到爐前阻火器，之后再進入到合成爐。進入到爐內的液化尾氣與之前氯氫工序送來的原氯，在爐內按照事先設置好的比例開始燃燒。

3 節能技術改造

3.1 節水技術改造

綜合考慮到以往燒堿生產過程中可能存在的一些工藝缺陷，決定對部分生產環節工藝技術加以改進、調整。首先需要關注的是對節水技術的改造。例如，一次鹽水工序泵的冷卻水變成了深井水，其排放量按照2m3/h的標準來進行，可以將制堿工序泵的冷卻水改變為純凈水，在排放量標準設定上，可以按照4m3/h的標準來進行。此外，在蒸發工序泵這一工藝環節，也需要加以調整，可以將之前的冷卻水也改為深井水，并將排放量設定為1m3/h。值得注意的是，上述一次鹽水工序泵、制堿工序泵、蒸發工序泵，這些鹽水均外排，在這種局面下，一次鹽水則需要不斷補充深井水，因而造成大量的水資源被浪費掉。考慮到這一點，在節水技術改造中，比如，一次鹽水、制堿、蒸發界區，這些區域內，全部增設回收水池、回收水泵。如此一來，便可將每一道工序泵的冷卻水在使用后全部回收到回收水池內，之后再經過回收水泵將水送至到一次鹽水的鹽泥池內。水達到鹽泥池后會先洗泥，經濾機來處理。其中，過濾后的清液會回收至化鹽水貯罐內，持續性的起到化鹽的效果，在這種工藝應用環境下，不僅減少了一次鹽水的補水量，同時還可以最大限度降低每一道工藝對原鹽的消耗，很好的避免了物料的過度浪費，環保效益也較良好。

3.2 一次鹽水工序

上述簡單介紹了節水技術的改造，其中也提到了一次鹽水工序這一環節。在一次鹽水工序節能技術改造中，需要對原設計總一次鹽水泵流量適當調整。在原設計中的一次鹽水泵，其流量的大小主要受到泵出口自控閥的控制，它主要是通過過濾鹽水槽液位實現的連鎖控制。所以，基于這一點，我們可以專門從過濾鹽水槽液位這一環來考慮，比如可以采用由泵變頻來實現對過濾鹽水槽液位的連鎖控制。在具體的工序設計與調整上，例如在采用變頻控制的時候，最好在一次鹽水槽前加入鹽酸及亞硫酸鈉,避免在過濾鹽水槽液位變化調整泵變頻時,因鹽水流量的變化使鹽酸和亞硫酸鈉的加入量調整不及時造成鹽水品質不合格。

3.3 制堿工序

在制堿工序這一環節，主要考慮到原設計中稀鹽酸泵流量的問題，因為它（泵流量）是由泵出口壓力和回流閥門來實現的手動控制，在這種情況下，時效性就相對比較差一些。從另一個方向來看，一旦泵出口壓力控制較高，各加酸點能夠保證穩定的用酸量，但是，這種局面不會長久，因為長期處于較高的壓力水平下，該工序酸管道很容易出現泄漏的情況；相反，如果控制泵出口壓力水平偏低的話，在樹脂塔酸洗的時候，必須加大酸的使用量，在這種情況下，勢必會影響到內部其他的鹽酸流量。一旦調整不夠及時，那么將會嚴重的影響到電解槽加酸量，相應的一旦加酸量被降低或者短時間內無法滿足要求，會因為氯氣量的減少造成整個氯氣系統的壓力劇烈波動。總體上來看，上述提到的兩種情況，歸根到底還是對工序系統控制的問題，所以，只需要設定合適的泵出口壓力，無論是用酸量減少還是增加，整個鹽酸管路的流量及壓力水平均可以維持在一個穩定的狀態，更重要的是，實現了自動化控制，可以最大限度的達到節能用電的目的。

3.4 氯處理工序

在氯處理工序這一環節，在第二部分工藝分析的過程中也提到過了，原設計中氯水泵出口率水的一部分是作為氯氣洗滌塔循環水，而剩余的水則被送往到淡鹽水脫氧工序。在整個過程中，從洗滌塔液位一直到脫氧工序管線，全部受到自控閥開度控制。考慮到這一點，以及潛在的一些問題與技術缺陷，我們可以給氯氣泵電動機增加一個變頻器，以此來加強對洗滌塔液位的全過程控制。如此一來，不僅節能環保，還可以維護整個系統良好運行下去。

其中，需要特別注意的是稀硫酸循環泵，因為在原系統設計中，稀硫酸循環泵出口硫酸，一部分主要是作為干燥塔填料段循環硫酸，而其余剩下的部分，全部是通過自控閥來送往到稀硫酸貯罐外銷。因此，需要適當調整干燥塔液位到稀硫酸貯罐管線這一階段的控制，改變原有的泵出口壓力、回流閥門的手動控制。采用變頻器來實現對堿液循環量的總體控制，并適時調整變頻來滿足對堿液循環量增減的目的。如此一來，不僅有效的保障了每一道工藝生產對原料的實需求量，并且還可以節約至少35%的動力電。

4 結語

氯堿企業應高度重視節能減排,無論從收益方面還是從保護環境方面都是有百利而無一害的,也希望各設計部門在設計時對節能多加考慮,為企業實現清潔生產打好基礎。

[1]王躍蘭.離子膜法燒堿生產中的節能技術改造[C]//“佑利杯”論文交流會.2010.

[2]王躍蘭,諶麗.離子膜法燒堿生產中的節能技術改造[J].氯堿工業,2011,47(9)∶37-42.

[3]劉維春.PVC生產中節能減排技術分析[J].華東科技∶學術版,2013(8)∶430-430.

[4]任曉佳.燒堿蒸發工藝現狀及節能改造的建議[J].中國石油和化工標準與質量,2014(4)∶19-20.

[5]郭偉,唐興東,張曉偉,等.淺析隔膜燒堿系統節能降耗的措施[C]//全國燒堿行業技術年會.2014.

[6]齊滿富,張小王.氯堿生產裝置節能挖潛途徑探討[J].河南化工,2011(17)∶21-24.

[7]張金豹,尹睿,付秦生,等.氯堿生產中節能減排的措施[J].氯堿工業,2013(10)∶38-42.

[8]宋偉.子膜法燒堿生產中的節能減排措施[J].中國氯堿, 2014(8)∶40-42.

[9]宋偉.離子膜電解生產中的節能減排措施[C]//度氯堿行業環保工作年會.2012.