燒堿蒸發(fā)系統(tǒng)堿性蒸汽冷凝水的循環(huán)利用

許瓊武

(云南能投化工有限責(zé)任公司昆明公司，云南 昆明 650300)

1 堿性蒸汽冷凝水循環(huán)利用的設(shè)想

來自電解工段的32%堿液經(jīng)過三效逆流降膜蒸發(fā)濃縮成50%后，一部分作為50%堿成品直接銷售，另一部分繼續(xù)在預(yù)濃縮器和終濃縮器中蒸發(fā)制成片堿。

燒堿蒸發(fā)生產(chǎn)工藝中的二次蒸汽冷凝水的流程是：降膜濃縮器→降膜預(yù)濃縮器→表面冷凝器→冷凝水貯槽；Ⅲ效降膜蒸發(fā)器→Ⅱ效降膜蒸發(fā)器→Ⅰ效降膜蒸發(fā)器→表面冷凝器→冷凝水貯槽。

原設(shè)計中，蒸發(fā)裝置所產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝水全部收集至冷凝水貯槽，作為鹽水工段化鹽的補(bǔ)充水或用于本工段清洗蒸發(fā)器等設(shè)備。如果僅僅用于上述用途，則多余的二次蒸汽冷凝水不得不從冷凝水貯槽的溢流口流入雨水溝排放。

蒸發(fā)裝置二次蒸汽冷凝水的收集管道、設(shè)備所使用的材質(zhì)均為不銹鋼，如果不受設(shè)備泄漏等其他因素的影響，蒸發(fā)裝置二次蒸汽冷凝水應(yīng)為鈣、鎂等雜質(zhì)含量較低的高品質(zhì)水。在離子膜電解的燒堿生產(chǎn)過程中必須連續(xù)向電解槽陰極液添加一定量的純水，如果冷凝水貯槽內(nèi)冷凝水質(zhì)量能夠達(dá)到電解槽需要的純水要求，則可以替代電解槽離子膜電解所需純水。這樣，一方面可以降低燒堿裝置純水用量，緩解純水供應(yīng)緊張的狀況；更重要的是使蒸發(fā)工段產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝水具有較高的使用價值，并減少外排污水量。

2 堿性蒸汽冷凝水循環(huán)利用的可行性

離子膜電解工藝中，對所有添加到電解槽中參與電解反應(yīng)的工藝介質(zhì)中所含金屬離子的要求較為苛刻。二次蒸汽冷凝水能否替代電解槽離子膜電解所需純水，必須分析其中的金屬離子、pH值等多項指標(biāo)才能得到答案。二次蒸汽冷凝水最初來源于雜質(zhì)含量極低的30%離子膜濃縮的水分，Ⅰ效～Ⅲ效降膜換熱器殼體采用不銹鋼或鎳材質(zhì)，表面冷凝器殼體列管均采用不銹鋼材質(zhì)，因此，產(chǎn)生的冷凝水可能含有微量的堿、極少的其他金屬離子。必須對蒸發(fā)工段冷凝水貯槽的冷凝水進(jìn)行連續(xù)取樣分析。

2.1 離子膜電解所用純水分析

離子膜電解工段所需純水主要用途：①加入陰極液循環(huán)堿液中，保證出堿濃度在規(guī)定范圍；②二次鹽水精制的螯合樹脂再生需要；③機(jī)封冷卻用水。根據(jù)日本旭化成公司提供的資料,要求純水達(dá)到如下指標(biāo)：電導(dǎo)率≤5 μS/cm、w(Fe3+)≤3×10-8、w(SiO2)≤3×10-8。其中，電導(dǎo)率就是對純水所含離子量進(jìn)行約束的指標(biāo)，防止離子對電解槽內(nèi)離子膜產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的危害。對加入電解槽的純水取樣分析，分析結(jié)果見表1。

表1 電解用純水分析數(shù)據(jù)Table 1 Analysis data of pure water for electrolysis

注:分析樣品來自電解工序D-360純水貯槽。

2.2 冷凝水分析

為得到冷凝水所含金屬離子的組成和pH值，對蒸發(fā)工段二次蒸汽冷凝水連續(xù)取樣，采用ICP進(jìn)行分析，結(jié)果如表2所示。

表2 二次蒸汽冷凝水分析結(jié)果Table 2 Analysis data of secondary steam condensate

由表2可得：二次蒸汽冷凝水中Ca2+、Mg2+、Fe3+、Si4+等含量低，波動小，較穩(wěn)定；除含微量堿外，水質(zhì)較好。

2.3 綜合比較

2.3.1 金屬離子Ca2+、Mg2+、Fe3+含量的比較

由表2可以看出：二次蒸汽冷凝水中的Ca2+、Mg2+、Fe3+含量在純水指標(biāo)控制范圍內(nèi)，滿足電解槽陰極液所需的純水要求，可以代替電解槽離子膜電解所需純水。

2.3.2 pH值的比較

由表2可以看出：二次蒸汽冷凝水的pH值比純水略高，其中含微量堿。如果用來代替整個電解工序用純水是不可行的。其原因有2點(diǎn)：①如蒸發(fā)工段滿負(fù)荷運(yùn)行，二次蒸汽冷凝水量最多14 m3/h，量相對少；②含堿量比純水pH值略高,可能對機(jī)泵造成腐蝕。但電解槽陰極液內(nèi)的物料介質(zhì)本身就是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(30±0.5)%的堿液，二次蒸汽冷凝水中的堿含量是微乎其微的，因此，用來代替離子膜電解所需純水，直接加入陰極循環(huán)堿液中是可行的。

2.3.3 溫度的比較

純水溫度和外界溫度基本一致，因季節(jié)不同在10～30 ℃波動。2007年2月6—26日對二次蒸汽冷凝水進(jìn)行溫度檢測，均在45～60 ℃(檢測點(diǎn)為冷凝水貯槽溢流口),高于離子膜電解使用純水的溫度，且在電解槽需要的溫度范圍內(nèi)，因此，可以減少對循環(huán)堿液升溫的蒸汽量，減少汽耗。

2.3.4 電導(dǎo)率的比較

由表2可以看出：電導(dǎo)率在純水指標(biāo)控制范圍內(nèi)，對電解槽內(nèi)離子膜不會產(chǎn)生危害。

2.4 結(jié)論

將蒸發(fā)系統(tǒng)二次蒸汽冷凝水加入陰極循環(huán)堿液中，由于溫度高于純水，因此，對降低預(yù)熱循環(huán)堿液的汽耗有利；另外，純水進(jìn)入電解槽就是用來調(diào)節(jié)堿液濃度的，因此，補(bǔ)充的冷凝水中含微量堿不會對電解槽運(yùn)行帶來任何影響。由此可得：蒸發(fā)工序堿性蒸汽冷凝水完全能替代純水對離子膜電解系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充。

3 改造及效果

3.1 改造工藝

在從蒸發(fā)工段出來的冷凝水泵出口引一根管道至電解工段，將二次蒸汽冷凝水輸送到電解工段進(jìn)電解槽的純水管。當(dāng)蒸發(fā)工段開車時，將部分冷凝水替代原純水應(yīng)用到離子膜電解過程中。

3.2 操作控制原理

蒸發(fā)工段冷凝水貯槽的二次蒸汽冷凝水經(jīng)過冷凝水泵輸送到電解系統(tǒng)陰極液純水管道上。二次蒸汽冷凝水加入量由純水調(diào)節(jié)閥HCV-221控制，具體控制原理為：根據(jù)陰極液的濃度(由濃度在線分析儀DICA-270測定)或電解槽電流負(fù)荷，通過調(diào)節(jié)HCV-221開度，控制純水流量，使冷凝水利用率達(dá)到最大。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益

2008—2016年節(jié)約純水及蒸汽量統(tǒng)計如表3所示。

表3 2008—2016年節(jié)約純水及蒸汽量統(tǒng)計表Table 3 Statistics of saving on pure water and steam between 2008 and 2016

按純水成本5.92元/m3、蒸汽成本80.65元/t計算，9年共節(jié)約費(fèi)用約895萬元，平均每年約100萬元。堿性冷凝水得到了回用，相當(dāng)于減少了堿性廢水量的排放，因此環(huán)境效益明顯。

4 結(jié)語

燒堿蒸發(fā)系統(tǒng)二次蒸汽冷凝水用作電解工序陰極液補(bǔ)充用純水，其創(chuàng)新點(diǎn)在于針對工藝廢水生產(chǎn)的特點(diǎn)和離子膜電解的工藝要求，提出將蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝水作為高純水直接補(bǔ)充到離子膜電解的陰極液系統(tǒng)，從而減少電解系統(tǒng)的純水用量，達(dá)到清污分級分流，合理利用，節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)燒堿清潔生產(chǎn)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

[1] 張守特,趙軍軍,劉立勤.離子膜蒸汽工序蒸汽冷凝水回收再利用[J].天津科技,2014(10):104-107.

化工重大安全隱患判定有標(biāo)可依

2017年11月，國家安監(jiān)總局印發(fā)了《化工和危險化學(xué)品生產(chǎn)經(jīng)營單位重大生產(chǎn)安全事故隱患判定標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(以下簡稱《判定標(biāo)準(zhǔn)》)的通知，明確了20項重大危化品生產(chǎn)安全事故隱患判定標(biāo)準(zhǔn)。安監(jiān)總局表示，《判定標(biāo)準(zhǔn)》今后將作為執(zhí)法檢查的重要依據(jù)。

《判定標(biāo)準(zhǔn)》將以下20種情形判定為重大事故隱患。

(1)危險化學(xué)品生產(chǎn)、經(jīng)營單位主要負(fù)責(zé)人和安全生產(chǎn)管理人員未依法經(jīng)考核合格。

(2)特種作業(yè)人員未持證上崗。

(3)涉及“兩重點(diǎn)一重大”的生產(chǎn)裝置、儲存設(shè)施外部安全防護(hù)距離不符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

(4)涉及重點(diǎn)監(jiān)管危險化工工藝的裝置未實(shí)現(xiàn)自動化控制，系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)緊急停車功能，裝備的自動化控制系統(tǒng)、緊急停車系統(tǒng)未投入使用。

(5)構(gòu)成一級、二級重大危險源的危險化學(xué)品罐區(qū)未實(shí)現(xiàn)緊急切斷功能;涉及毒性氣體、液化氣體、劇毒液體的一級、二級重大危險源的危險化學(xué)品罐區(qū)未配備獨(dú)立的安全儀表系統(tǒng)。

(6)全壓力式液化烴儲罐未按國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置注水措施。

(7)液化烴、液氨、液氯等易燃易爆、有毒有害液化氣體的充裝未使用萬向管道充裝系統(tǒng)。

(8)光氣、氯氣等劇毒氣體及硫化氫氣體管道穿越除廠區(qū)(包括化工園區(qū)、工業(yè)園區(qū))外的公共區(qū)域。

(9)地區(qū)架空電力線路穿越生產(chǎn)區(qū)且不符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

(10)在役化工裝置未經(jīng)正規(guī)設(shè)計且未進(jìn)行安全設(shè)計診斷。

(11)使用淘汰落后安全技術(shù)工藝、設(shè)備目錄列出的工藝、設(shè)備。

(12)涉及可燃和有毒有害氣體泄漏的場所未按國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置檢測報警裝置，爆炸危險場所未按國家標(biāo)準(zhǔn)安裝使用防爆電氣設(shè)備。

(13)控制室或機(jī)柜間面向具有火災(zāi)、爆炸危險性裝置一側(cè)不滿足國家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于防火防爆的要求。

(14)化工生產(chǎn)裝置未按國家標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)置雙重電源供電，自動化控制系統(tǒng)未設(shè)置不間斷電源。

(15)安全閥、爆破片等安全附件未正常投用。

(16)未建立與崗位相匹配的全員安全生產(chǎn)責(zé)任制或者未制定實(shí)施生產(chǎn)安全事故隱患排查治理制度。

(17)未制定操作規(guī)程和工藝控制指標(biāo)。

(18)未按照國家標(biāo)準(zhǔn)制定動火、進(jìn)入受限空間等特殊作業(yè)管理制度，或者制度未有效執(zhí)行。

(19)新開發(fā)的危險化學(xué)品生產(chǎn)工藝未經(jīng)小試、中試、工業(yè)化試驗(yàn)直接進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn);國內(nèi)首次使用的化工工藝未經(jīng)過省級安全可靠性論證;新建裝置未制定試生產(chǎn)方案投料開車;精細(xì)化工企業(yè)未按規(guī)范性文件要求開展反應(yīng)安全風(fēng)險評估。

(20)未按國家標(biāo)準(zhǔn)分區(qū)分類儲存危險化學(xué)品，超量、超品種儲存危險化學(xué)品，相互禁配物質(zhì)混放混存。