MVR鹽硝聯產項目節能改建工藝

李國驍

(重慶市映天輝氯堿化工有限公司，重慶 401221)

【鹽 水】

MVR鹽硝聯產項目節能改建工藝

李國驍*

(重慶市映天輝氯堿化工有限公司，重慶 401221)

鹽水精制; MVR;鹽硝聯產;熱法脫硝;碘富集;硫酸鈉;TOC

從項目建設背景、目的、依據等方面分析了MVR鹽硝聯產項目建設的必要性，重點分析了達到預期目標實現全鹵制堿、熱法脫硝、I-富集、聯產元明粉等各條工藝線路的優缺點，以及建成后的綜合運行成本對比，社會效益分析。提出了鹽硝聯產項目中處理鹽水雜質、濃縮鹽水的新思路。

重慶市映天輝氯堿化工有限公司(以下簡稱“重慶映天輝”)是從事氯堿生產的大型企業，是重慶天原實業集團有限責任公司、重慶江北化肥有限公司、重慶昊然控股集團有限公司共同持股的混合所有制企業，注冊資本3.48億元，位于重慶(長壽)經濟技術開發區化北路2號。重慶映天輝主要有18萬t/a燒堿、3萬t/a三氯乙烯裝置。近年來重慶映天輝引進、消化以及自主研發了多項新工藝、新技術，這些新工藝、新技術都得到了成功應用。特別是在2014年與巴斯夫(重慶)公司(簡稱“BPCC”)成功合作，為BPCC長期、穩定地提供精制氯氣、質量分數為32%及50%的液堿，并回收處理BPCC返回的廢鹽水，這為重慶映天輝的發展奠定了堅實基礎。

1 MVR擴建背景及意義

2015年MDI項目建成投產，該項目產生的廢鹽水88 t/h全部返回重慶映天輝進行處理，再用工業鹽重飽和后，作為氯堿生產原料使用。與之前全鹵制堿工藝相比，使用1 t工業鹽比使用1 t鹵鹽多投入成本約120元。2017年MDI配套電解鹽酸裝置建成后，返回廢鹽水的質量分數由19%～20%降低至15%；處置量由88 t/h降低至66 t/h,化鹽量將由8.3 t/h上升至9.7 t/h。可見，重慶映天輝的處置成本進一步加大，為此，有必要盡快對當前的MVR裝置進行擴建改造。建成后：①氯堿裝置將再次實現全鹵制堿；以生產時間8 000 h/a計，在MDI釋放產能后，重慶映天輝將減少工業鹽采購量7.76萬t，節約化鹽成本900余萬元。②能夠提升對MDI廢鹽水的處置能力，提升當前運行裝置的抗風險能力。

2 擴能改建的主要目的

擴能改建的主要目的有如下5個。

(1)擴建后實現全鹵制堿，并可使鹽水處理系統的運行成本達到目前最低。

(2)實現全鹵制堿，同時能夠解決系統硫酸根富集問題，不用二次投資擴建膜法脫硝裝置。

(3)解決鹽水系統TOC、氯酸鈉、I-等富集問題。

(4)利用原MDI配套項目剩余的1套蒸發水量為80 t/h的MVR裝置。

(5)能夠為后續的晶須硫酸鈣項目提供合格的硫酸鈉。

3 擴建裝置處理能力核算依據

3.1 裝置處理淡鹽水需水量

(1)2017年4月BPCC提升產能后，返回廢鹽水量由88 t/h(76.5 m3/h)降至66 t/h(60 m3/h)，質量濃度由200～220 g/L降至165 g/L。

(2)期間，由電解工序返回的淡鹽水量為160～175 m3/h，質量濃度為200～220 g/L。

(3)待建項目晶須硫酸鈣返回鹽水流量為5～7 m3/h，質量濃度為150～165 g/L。

(4)螯合樹脂塔再生回收水量平均約為5 m3/h，質量濃度為150～165 g/L。

(5)重慶映天輝其他投資項目后續有4萬～5萬t副產鹽須洗鹽和蒸發處置。

3.2 當前MVR裝置的處理能力

MVR設計蒸發水量為60 t/h(實際運行只有55 t/h), 無法達到水平衡。

3.3 MDI提能后裝置處理水量

2017年4月MDI裝置產生的水釋放后，返回廢鹽水的質量分數只有13%～15%，帶有的水含量更高，平衡系統水量需求更大，須蒸發的水量至少為80 t/h。

3.4 增加用鹵量后硫酸鈉變化

(1)淡鹽水全部濃縮后，流量約為153 m3/h、質量濃度≥310 g/L的濃鹽水須增加鹵水60～100 m3/h。氯堿裝置滿負荷運行須使用鹵水90～130 m3/h，若無返回廢鹽水，裝置將會停車。

(2)系統新增硫酸鈉量：鹵水帶入系統的硫酸鈉總量為533～888 kg/h，亞硫酸鈉帶入系統的硫酸鈉的量約為77 kg/h，合計為610～965 kg/h。若無廢鹽水返回，系統增加用鹵90～130 m3/h，帶入硫酸鈉的量最大約為1 154 kg/h，總量將達到1 230 kg/h。

3.5 膜法脫硝運行現狀

(1)目前膜法脫硝裝置的設計能力為660 kg/h，裝機容量為539.5 kW，實際運行量為300～350 kg/h。系統總在線負荷為680 kW，設計脫硝消電量為0.65 kW·h/kg，實際運行約消耗2 kW·h/kg。

(2)受TOC的影響，目前每年更換1次納濾膜，費用約100萬元/套，3套膜約需300萬元。

(3)若提升系統用鹵量，須投資擴建1套脫硝能力至少為660 kg/h的裝置，預期投入費用約為700萬元，并持續增加脫硫酸鈉的運行費用。

4 當前備選的MVR工藝路線

4.1 備選工藝路線及綜合運行成本

為實現上述目標，重慶映天輝技術部門提出了5個待選方案進行比選，如表1所示。

表1 備選工藝路線及綜合運行成本

4.2 工藝路線復合型遴選建議

(1)方案1參照當前工藝，投資最小；方案2擬考慮濃縮排TOC；方案3參照MDI原配套MVR項目工藝，擬考慮濃縮排TOC，并為新項目提供元明粉。目前，重慶映天輝氯堿系統蒸發總水量為88～95 t/h，選擇方案1、方案2或方案3，蒸發能力均為60 t/h，均會導致單套系統不滿足生產需要，兩套系統長期處于低負荷運行，同時會增加脫硝費用，總體經濟效果不佳，建議不選用。

在社會各個領域中，人們都離不開電力的使用，所以電力企業成為我國經濟發展的主要支柱。然而對電力系統及技術具有很高的要求，電力設備的數量龐大，樣式非常多，在一定程度上會出現問題，給相關工作人員在管理和維護的過程中造成阻礙。如果工作人員操作失誤，很容易出現安全事故，不僅對人們的安全造成嚴重威脅，還會給企業帶來嚴重的經濟損失。因此，提高電力系統變電運行的管理是非常重要的。

(2)方案4 采用MDI原配套MVR項目工藝，擬考慮濃縮排TOC，并為新項目提供元明粉。該方案基本滿足當前裝置的需求能力，在操作彈性范圍(50%～110%)內，運行至滿負荷基本滿足1套(80 t/h) MVR裝置生產 ，可以停運當前MVR裝置，且滿足后期項目較高純度芒硝的需求。但方案4與之前的其他方案類似，須同步新建脫硝裝置，從而會產生較高的脫硝運行費用，且納濾膜運行能力不穩定，建議不選用。

(3)方案5參照某類似MVR項目成功工藝，擬考慮濃縮排TOC，并淘汰當前膜法脫硝裝置，改用熱法脫硝工藝。

該方案運行至滿負荷，基本滿足1套(80 t/h) MVR生產 裝置。可以停運當前MVR裝置，且滿足后期項目對較高純度芒硝的需求。通過1套(80 t/h) MVR裝置鹽硝聯產，同時停運現有MVR裝置(60 t/h)和膜法脫硝裝置，可使建設費用及運行成本降至最低。

(4)綜上所述，重點考慮選用方案5。

4.3 選用方案5的優勢

(1)利用1套閑置MVR裝置，整合現有MVR裝置，減免了兩套裝置低負荷運行成本，為后續區域鹽酸一體化營銷戰略作鋪墊。

(2)省去二次投入700萬元建設膜法脫硝裝置；利用鹽硝聯產工藝替代了當前受TOC影響較大的膜法脫硝工藝，促進了脫硝裝置的穩定運行。

(3)采用鹽硝聯產工藝，可以利用排濃縮液的方式，及時除去影響離子膜運行的I-，有利于穩定離子膜的運行效率。

(4)利用鹽硝聯產工藝，在排I-過程中，能夠將系統濃縮的氯酸鈉以200～300 kg/h的量排出系統，直接降低當前氯酸鹽裝置的運行成本(運行費用約800萬元/a，加上酸堿蒸汽消耗的費用)。

(6)產能擴大后，裝置的保險系數增加，穩定性增強。當一套裝置故障時，另一套裝置還有60 t/h的蒸發處置能力。

(7)利用鹽硝聯產能夠為當前正在建設中的晶須硫酸鈣提供質量分數為98%的芒硝。

(8)能夠實現裝置富余蒸汽的利用價值，利用富余蒸汽成本，沖減了膜法脫硝的運行成本和換膜投入的成本。

5 效益

5.1 項目建設符合國家產業政策

本項目屬于《產業結構調整指導目錄(2011年版)(2013年修正)》[1]中鼓勵類第三十八條“環境保護與資源節約綜合利用”第23款規定的“節能、節水、節材環保及資源綜合利用等技術開發、應用及設備制造”。項目建設符合國家產業政策。

5.2 適應區域產業發展的需要

擬建項目所在的重慶長壽化工園區由天然氣化工區、石油化工區、精細化工區及化工材料區組成，是集天然氣化工、石油化工、生物化工及新材料四大產業于一體的綜合性化工園區，是國家循環經濟試點園區。

該項目的建設可提高對于園區重點項目MDI一體化項目廢鹽水的處置能力，適應區域產業發展的需要。

5.3 提高抗風險能力

新建MVR裝置產能、鹽硝聯產工藝，有利于提升裝置的整體穩定性，有助于保障MVR的穩定性和提升對MDI淡鹽水的處置能力、操作彈性及抗風險能力。

5.4 適應建設單位產業鏈發展的需要

本項目建成投產后，實現全鹵制堿的同時能夠解決系統硫酸根富集問題。重慶映天輝不再二次投資擴建膜法脫硝裝置，可解決鹽水系統TOC、氯酸鈉、I-等富集問題。配合重慶映天輝晶須硫酸鈣項目，能夠提供合格的硫酸鈉。

5.5 有利于提高企業的經濟效益

本項目建成后，利用整合現有MVR裝置，減免了兩套裝置低負荷運行成本，能夠實現裝置富余蒸汽的利用價值。有利于重慶映天輝降低運營成本，有利于將其技術優勢轉化為經濟優勢，擴大企業的經濟規模，提高企業的經濟效益。

6 結語

(1)結合目前膜法脫硝裝置的改造、硫酸鈣項目的需求，考慮配套項目設備的有效利用，重慶映天輝選擇鹽硝聯產工藝，并對MDI配套項目設備進行綜合改造，重新設計工藝以滿足MVR建成后全鹵制堿的需求。項目建成后，將有助于滿足重慶映天輝當前發展的整體需求，同時解決TOC對脫硝系統SRO膜的影響。新建MVR裝置產能、鹽硝聯產工藝，有利于提升裝置的整體穩定性。

(2)鑒于當前MVR、膜法脫硝、TOC等綜合情況，氯堿裝置在此技術上進行新建鹽硝聯產MVR工藝已不再是簡單的全鹵制堿優化，此次改造的更大價值在于解決鹽水系統雜質富集(TOC、I-、氯酸鈉)、高消耗，以及解決脫硝不穩定的問題。MDI項目廢鹽水長周期穩定使用，會改善電解槽運行環境，是對鹽水處理工藝綜合性技術的升級和優化。

[1] 國家發展改革委.《國家發展改革委關于修改<產業結構調整指導目錄(2011年本)>有關條款的決定》修正[N/OL].(2013-02-16)[2013-02-28].http://www.whdpc.gov.cn/art/2013/2/28/art_4123_291406.html.

[編輯：費紅麗]

Process selection in energy-saving reconstruction item for MVR salt and sodium sulfate coproduction

LIGuoxiao,DUANChengyi,ZENGYongshou

(Chongqing Wintinwe Chlor-Alkali Chemical Co., Ltd., Chongqing 401221, China)

brine refining; MVR; salt and sodium sulfate coproduction; heat-process sulfate removal; iodine enrichment; sodium sulfate; TOC

The necessity of building MVR salt and sodium sulfate coproduction item was analyzed from the aspects of building background, aims and basis. The advantages and disadvantages of different processes for reaching expected aims were analyzed. The processes included caustic production totally from bittern, removal of sodium sulfate by heat process, enrichment of I-, and coproduction of anhydrous sodium sulfate. The comprehensive operation cost after the item was built was compared and the social benefits were analyzed. New ideas were proposed to treat impurities contained in brine and to concentrate brine for the salt and sodium sulfate coproduction item.

2017-02-07，段成義，曾永壽

TQ114.261

B

1008-133X(2017)03-0009-04

*[作者簡介] 李國驍(1984—)，男，2014年畢業于重慶理工大學，一直從事生產管理工作，現任重慶市映天輝氯堿化工有限公司總經理助理。