氯堿生產中節能減排的措施

周云飛

(中鹽常州化工股份有限公司，江蘇 常州 213000)

氯堿生產中節能減排的措施

周云飛

(中鹽常州化工股份有限公司，江蘇 常州 213000)

氯堿；生產；管理；技術；節能減排

從管理和技術兩方面入手，介紹了氯堿生產裝置節能減排、降本增效的措施。

中鹽常州化工股份有限公司(以下簡稱“中鹽常化”)是以生產氯堿產品為主的綜合性化工企業。 多年來，中鹽常化在日常管理中堅持節能新技術、新設備、新材料、新工藝的應用，加大節能技術調研，充分利用節能成果，實現企業產品能耗的下降。生產經營過程中采取了一系列節電、節水、節蒸汽以及裝置系統改造等措施，通過管理節能和技術節能，減排降耗工作取得了顯著成效。

1 管理節能

1.1 生產管理系統信息化

中鹽常化調度中心建筑面積800 m2，整個調度中心在布局上分為DCS操作控制區、生產調度指揮區、多媒體視頻監控區及生產協調會議區4個功能區，集DCS控制中心、視頻監控中心、通信聯絡中心、生產調度中心于一體，滿足了信息傳遞全面、高效，調度指令準確、及時的現代化工廠生產管理要求。

1.2 開啟用電監測和管理云時代

2016年5月，中鹽常化為滿足企業效能管理需要，建立企業級電能數據庫，對重要配電回路、主要用能設備進行實時數據采集和監測，依托電能云軟件系統，對企業電能消耗、設備運行、生產作業行為、用電安全隱患、電能精細化管理等項目進行全過程診斷和分析，有針對性地采用“電源優化、配網運行優化、電能優化、管理優化”等措施，對分廠、車間、各生產線、重要設備等進行細分管理和對標管理。通過實時監測和分析，基本實現電能消耗過程、設備運行狀態和生產作業行為的“可視化、數字化、精益化”管理。

1.3 確保生產裝置安、穩、長、滿、優運行

中鹽常化通過隱患普查、技改創新、強化管理、對標管理，全面保障安全、環保、社會效益，降低生產成本，提高綜合效益；強化生產現場管理，細化崗位技能培訓，提升員工操作技能；全員排查安全隱患，避免生產風險。

2 技術節能

2.1 離子膜電解槽膜極距改造

中鹽常化共有4套電解裝置，分別為：10萬t/a北化機ZMBC-2.7型、6萬t/a旭硝子公司F2-5.6型、1萬t/a旭硝子公司B1型和8萬t/a北化機ZMBC-2.7型電解槽。改造前電解槽槽電壓偏高，電流效率偏低，電解槽性能下降，各項消耗日趨增加。鑒于此，中鹽常化對電解槽進行了改造，在原陰極網表面增加彈性活性網，使陰極網貼向陽極網，陰、陽極極距由1.8～2.2 mm降至離子膜厚度，從而使單元槽電解電壓降低，達到電耗降低[1]。其主要改造內容為：極片改為膜極距，更換所有陰陽極墊片及離子膜。2010年底，中鹽常化進行了10萬t/a離子膜改造。改造后噸堿電耗下降153 kW·h，全年可節電1 500 萬kW·h以上，年節約電費超過900萬元。2011年底進行了8萬t/a離子膜改造。膜極距改造前，運行電流12.0 kA時平均單元槽電壓為3.25 V；改造后運行電流12.0 kA時平均單元槽電壓為3.01 V，電壓降低0.24 V。每臺電解槽132個單元，年運行時間為8 000 h，電價按0.60元/(kW·h)計，每臺電解槽年節約電費約175萬元，5臺電解槽年節約電費875萬元。此外，電解槽膜極距改造后，更進一步降低電解槽的運行成本，提高單槽產量(目前E槽運行電流達13 kA)，為企業創造了更大經濟效益。

2.2 膜法脫硝技術

常用的除硫酸根工藝主要有鋇法和鈣法[2-3]，一般工藝過程為：

這2種加藥工藝對環境污染比較大，運行成本較高，特別是采用鋇法除硫酸根，以上問題更加突出。

中鹽常化現采用CIM膜法脫硝工藝。CIM膜法脫硝工藝主要分為預處理和膜分離2個單元。預處理單元是在淡鹽水中加入Na2SO3稀溶液去除其中的游離氯至零，經過淡鹽水冷卻器降溫至工藝要求，用鹽酸稀溶液調節pH值達到工藝指標，進入原料鹽水槽儲存待用； 膜分離單元是經過預處理后的淡鹽水通過原料鹽水輸送泵、高壓泵和循環泵輸送到膜組件，在一定操作條件下進行脫硝。滲透液作為脫硝淡鹽水送至回收鹽水低位槽，然后送至化鹽單元；濃縮液作為富硝鹽水，一部分通過循環泵進入膜組件進行循環濃縮，另一部分送至富硝鹽水中間槽，然后送至界區外。

CIM膜法脫硝技術采用物理方法從鹽水中分離硫酸鈉，無須投加除硝藥劑，無毒無害，無廢液排放。 CIM專用膜優點是單位體積內有效膜面積較大，水在膜表面流動狀態較好，結構緊湊，占地面積小。采用循環工藝，操作彈性大，生產穩定。預處理過程不采用活性炭過濾器，可避免活性炭飽和后游離氯直接損傷膜，同時防止活性炭和SiO2對膜的污染，也避免了活性炭再生工序所帶來的麻煩。采用PLC控制系統控制整個工藝系統，整套系統含有邏輯控制、工藝參數的檢測、顯示等功能，可以協調前后工藝工序，確保整個膜系統維持穩定運行狀態。

2.3 燃氫鍋爐節能改造

中鹽常化經過充分的調研和論證后[4-7]，將現有的3套電解生產裝置產生的放空氫氣回收至新建氫氣氣柜，采用氫泵將氫氣送至燃氫鍋爐作為燃料，產生的蒸汽并入公司管網。項目實施后，產生蒸汽(壓力0.8～1.0 MPa，溫度184 ℃)約3.5萬t/a，有效減少了蒸汽的購入量。

2.4 鹽酸夾套合成爐余熱回收

中鹽常化經過調研并論證后[8-13]，將使用的敞口式普通二合一石墨鹽酸合成爐(SSL型)改為封閉式的二合一石墨蒸汽鹽酸合成爐(SSL-G型)，鹽酸夾套冷卻水由涼水塔循環水改為純水，用少量的純水進合成爐夾套換熱冷卻，可副產低壓蒸汽供進槽鹽水預熱。中鹽常化一般生產1 t氯化氫可副產0.5～0.6 t蒸汽，年產生低壓蒸汽2.4萬t。

2.5 氯氣液化系統改造

(1)中鹽常化對氯氣液化系統進行了改造，將氨(R717)制冷改為氟利昂(R22)制冷，冷凍機利用原有機器改造，蒸發器采用原有設備，新增氯氣液化模塊及部分設備，改造后系統分兩套。其中一套將R22直接供氯氣液化，由原來的載冷劑氯化鈣鹽水改為制冷劑R22直冷，一方面降低冷量的損耗，另一方面節省鹽水配制及鹽水輸送泵電耗；另一套將R22制冷凍鹽水供三氯氫硅裝置。

(2)原廢氯換熱。進入氯氣冷凝模塊前的原氯氣溫度較高，而出氯氣冷凝模塊的廢氯溫度為-14 ℃，冬天廢氯管道上有結冰，夏天進出氯氣冷凝模塊的氯氣溫度差更大，既影響了氯氣液化效率，又降低了鹽酸爐氯氣溫度，能量損失較大。中鹽常化新增了換熱器，充分利用廢氣冷量，冷卻原氯，降低原氯溫度，提高氯氣液化效率，降低冷凍負荷。改造后，夏季冷凍負荷大大降低，可少開1臺小螺桿壓縮機，每年直接節約費用39萬元以上。

2.6 循環水系統節能改造

中鹽常化循環冷卻水系統水泵的電動機都是以定速運轉，再通過改變水泵出口管路上的調節閥開度來調節給水量。循環水冷卻系統共有7套涼水塔，泵機較多，且水泵大部分功率在75 kW以上。改造前，循環水系統設計存在大馬拉小車的問題，設備選用和管路設計不合理，處于低效率運行狀況；系統的水量調節靠節流閥人工現場調節，水泵閥門開度都有一定的余量，有的閥門開度只有1/3，節電改造余地較大。將電動機定速運轉改為根據所需流量來調節電動機的轉速后，節約了大量電能。

變頻改造的水泵共有38臺，以其中3臺200 kW的水泵電動機為例說明。該冷水泵采用1備2用，對此3臺水泵電動機進行變頻改造。對其中2臺200 kW的水泵電動機實行變頻控制，采用西門子公司生產的變頻器，另一臺200 kW的水泵電動機采用智能控制，保持休眠狀態。管網壓力達到系統設定壓力后，備用水泵不工作，實行休眠；一旦系統壓力跌到設定的低壓，系統自動進行工頻啟動。同時降低其他泵機頻率，以維持系統運行在最節能的狀態。本系統中3臺水泵可互為主/副泵，故障時可方便切換。

2.7 鹽水工藝優化

將TTS促進劑應用于鹽水工藝中。具體操作流程為：在TTS藥劑貯罐中配制好一定濃度的TTS促進劑，用計量泵把TTS加入到1#反應桶出口粗鹽水中，在九思膜過濾器出口設置TTS在線濃度分析儀，利用濃度儀的分析結果自動控制TTS的加入量。在螯合樹脂塔出口設置1臺鈣鎂在線分析儀，根據分析結果調整螯合樹脂塔的運行時間。每天分析二次精制鹽水鈣鎂含量，與在線分析儀的分析結果比對，確保在線分析儀完好。

鹽水工藝優化后，降低了過濾鹽水中鈣、鎂、鍶的含量，從而大大降低了螯合樹脂塔的負荷，使樹脂塔的再生周期延長至10天以上，延長了螯合樹脂的使用壽命，降低了螯合樹脂的消耗量，降低了樹脂塔的再生費用。

改造前，螯合樹脂塔每天再生1塔，所需再生費用147 420元/月；改造后，螯合樹脂塔再生周期可延長至10天，每月樹脂塔再生3次，所需再生費用14 742元/月，每月可節約的再生費用為132 678元，減少廢水排放1 350 t/月，降低螯合樹脂消耗量產生的效益5 265元/月。排污費按10元/t計算，工藝優化后每年產生的效益:

132 678×12+1 350×12×10+5 265×12≈181.7萬(元)。

3 結語

通過幾年來的不斷改造，中鹽常化氯堿產品綜合能耗持續降低，實現了“綠色低碳”可持續發展的目標。

[1] 楊佳.氯堿生產中的節能降耗技術[J].氯堿工業,2016,52(6):44-45.

[2] 史志偉，李開明.鹽水中脫除硫酸根工藝的進展及發展方向[J].中國氯堿,2012(4):9-11.

[3] 曹廣軍,孫曉麗,聶立新.安全高效的脫除硫酸根裝置[J].氯堿工業，2010，46(7):4-8.

[4] 王玉峰.氫氣鍋爐運行總結[J].氯堿工業，2014，50(4):40-41.

[5] 左攀華.氫氣鍋爐的特點與安全運行經驗[J].化工裝備技術,2011,32(2):16-20.

[6] 孔賢德.氫氣鍋爐在氯堿生產的運用[J].氯堿工業,2008,44(4):43-44.

[7] 鄧洪龍，張玲，馮雪梅.氫氣鍋爐點火控制分析[J].氯堿工業,2011,47(5):37-41.

[8] 張長富.中壓蒸汽氯化氫合成爐安全運行措施[J].氯堿工業，2013，49(2):36-37,39.

[9] 張雄堂，劉延安，王貴珍.副產蒸汽氯化氫合成爐運行探討[J].氯堿工業，2013，49(8):39-41.

[10] 馬守君，閆瑩瑩，臧瑞，等.副產蒸汽鹽酸合成爐運行總結[J].氯堿工業，2014，50(2)：39-40,43.

[11] 張紅霞.副產蒸汽氯化氫石墨合成爐應用總結[J].氯堿工業，2014，50(6)：42-43.

[12] 劉樹成，王茂喜, 鄒春梅.副產中壓蒸汽氯化氫合成爐的改造[J]氯堿工業，2014，51(6):44-45.

[13] 孔凡銳，劉發.副產蒸汽氯化氫合成爐運行經驗[J]氯堿工業，2016，52(1):43-45.

[編輯：董紅果]

Measures to save energy and reduce consumption in chlor-alkali production

ZHOUYunfei

(Changzhou Chemical Industry Co., Ltd. of China National Salt Industry Corporation, Changzhou 213000, China)

chlor-alkali; production; management; technology; energy saving and emission reduction

The measures to save energy, reduce emission, lower cost and increase profit in chlor-alkali production were introduced from aspects of management and technology.

周云飛(1978—)，男，化工工程師，注冊安全工程師，助理能源管理師，2001年畢業于常州大學精細化工專業，現任中鹽常州化工股份有限公司生產部部長，從事生產管理、能源管理工作。

2016-10-09

TQ083.4

B

1008-133X(2017)01-0043-03