氯堿生產中節能降耗措施的應用

李 莉，易遵勇

（新疆圣雄氯堿有限公司，新疆 吐魯番 838100）

新疆圣雄氯堿有限公司（以下簡稱圣雄氯堿）主要產品為50萬t/aPVC和40萬t/a離子膜燒堿，其中離子膜電解槽采用UHDENORA復極式BM 2.7-204-V5b-40（1/0.55）型電解槽，該型號電解槽以其獨特的先進性，有獨立的單元槽且在使用壽命之內導電條也不需要任何維修，電流通過電流傳導部件及支撐板傳到電極上，電流密度分布均勻，電流路程短，從而保證單位電耗很低，總共有兩條線生產，一期裝置自2013年3月開車生產以來已經運行5年，電解直流電單耗約為2 224.06 kW·h/t，節能效果較好。在滿負荷生產下，總耗水量約320 m3/h，在整個公司水資源使用上占有很大比例。圣雄氯堿處于新疆吐魯番地區，水資源有限，再加上國家提倡清潔生產，降低水資源消耗也是企業生存和高效益發展的重大課題之一。因此，圣雄氯堿在全廠范圍內大力開展節能降耗項目的實施，目前取得了不錯的效益，既節約了能源，同時也降低了“三廢”的排放，創造了很多有形和無形的經濟效益。

1 氯堿行業實施節能降耗的意義

氯堿行業本就是高能耗、高污染的行業，創建節能綠色氯堿企業，推行清潔生產，減少污染排放，從而降低生產成本，已成為氯堿企業生存和發展、提高經濟效益、實現可持續發展的根本保證。作為節能減排的重點行業，怎樣實現在當下安全環保雙重壓力下增創效益，必須從系統的發展的眼光去考慮未來氯堿行業的趨勢。企業的效益一方面來源于安全生產、發展循環經濟，以最小的投入、最低的污染、生產出最優質的產品才是當下氯堿行業的長久發展之道。從企業自身來說，就是要在生產過程中有效節水、節電、降低蒸汽耗、節約資源，提高單位能源綜合利用率。進而提升企業自身競爭力。

2 公司采取的節能降耗措施

2．1 機封水回用項目

（1）燒堿界區原設計蒸發工序機泵機封水為敞開式循環，機封水冷卻機泵后，最終收集至工藝冷凝液槽送至動力車間，經制純水工序，重新制成純水，中間沒有二次利用，造成機封水使用成本一直居高不下。電解工序機泵機封水流至地溝后通過地下管網排至動力廢水收集池，高質水的低質使用。針對蒸發工序機封水敞開式循環，經工藝變更和小改造，將所有蒸發工序機泵機封水回收至新的機封水收集槽，并且安裝液位自控和在線pH值計，以便更好的檢測水質和以防斷流燒壞機封，后經板換用循環水冷卻后重新送至各機泵冷卻機封，循環使用減少了機封水的生產成本。

（2）針對電解工序機泵外排情況，在電解工序內開挖一處水收集槽，將所有的機封回收和陰陽極取樣殘液均回收至此地溝后通過陽極液排放泵繼續送到電解淡鹽水系統，最終送到一次鹽水化鹽工序使用。同時將離子膜電解過程中鹽水升溫的板式換熱器產生的蒸汽冷凝水作為純水送至氯化氫合成爐汽包供水使用，為避免板式換熱器含鹽結晶，堵塞儀表及管線，在管道上加裝在線pH值檢測儀進行實時監測，異常時切出系統，提高了冷凝水的安全使用率。

2.2 余熱回用項目

（1）電解一次鹽水碳酸鈉助劑配置原設計使用生產水和低壓蒸汽來加熱后進行配置。因燒堿車間生產的二次工藝凝液溫度約70℃，后經改造，將燒堿冷凝液送到一次鹽水配置助劑，省去了生產水和低壓蒸汽的用量，每天節約蒸汽2 t，節約生產水140 t，同時解決了燒堿蒸汽凝液的處理。

（2）氯乙烯轉化熱水改造項目。項目改造前電解車間使用低壓蒸汽對一次鹽水化鹽水進行升溫，蒸汽消耗約為4.97 t/h，每年使用蒸汽39 760 t。與此同時，氯乙烯車間轉化熱水富余熱量外排，造成資源浪費。

經過論證計算，氯乙烯轉化熱水可用作電解一次鹽水化鹽，利用原蒸汽板換，通過氯乙烯轉化熱水泵出口配管至一次鹽水，經過換熱后回水回至氯乙烯界區循環使用，2017年9月18日此項目投用，成功利用富余轉化余熱代替低壓蒸汽，在保證一次鹽水化鹽熱量足夠的同時，氯乙烯僅需每小時通入2 t蒸汽，就可保證熱水槽溫度。綜合計算每年可節約蒸汽23 760 t，節約201.96萬元，減去二段熱水泵電耗38.4（萬元），每年可節約費用163.86（萬元）。改造完成后操作更加方便，化鹽系統穩定，達到了預期效果。

2．3 動力混床再生廢水回收化鹽項目

（1）動力車間混床再生廢水由于含氯根，前期直接送至乙炔發生器使用，但是由于產生的電石渣中帶有氯根高，影響后續電石渣制成水泥的產品品質，所以將此再生廢水配管連接至電解一次鹽水化鹽配水槽，經過質檢檢測分析，此水有機物和氨氮等指標均在電解化鹽水要求指標范圍內，后要求動力純水站將此廢水pH值調節至≥8后送電解化鹽，既解決了高氯根水的使用，還降低了化鹽用水量和一次鹽水的穩定生產。自改造后，每日平均15 m3水至電解車間使用。

（2）針對燒堿車間沖洗堿鍋使用大量生產水的情況，經過工藝變更，將蒸發工序工藝冷凝液引到片堿工序，使用工藝冷凝液沖洗堿鍋和配制蔗糖溶液，由于工藝冷凝液是70℃左右的熱水，既可以提高沖洗堿鍋和配制蔗糖溶液的效率，又可以減少生產水使用成本。

3 工藝優化

3．1 出電解槽氯氣工藝的改造優化

一期離子膜電解槽出槽的濕氯氣原為直接進入氯氣洗滌塔，在裝置運行的五年中，曾由于氯氣酸霧捕集器堵塞，導致壓差過高，進氯氣壓縮機負壓增大，造成裝置五次停車，氯中含鹽過高導致酸霧捕集器的壓差大，并且氯中含鹽過高嚴重影響氯氣冷卻及干燥系統，嚴重制約著裝置的平穩運行及裝置負荷的提升。經過一系列調查分析，發現造成壓差高的原因為氯氣中含有從電解槽出來的大量鹽霧積聚在酸霧補集器濾芯處，造成壓差增大。后經過論證計算，設計一套專門進行鹽霧洗脫的氯氣洗滌塔，氯氣與洗滌液逆向接觸，洗滌液冷卻后循環進入，以此來洗脫氯氣中鹽分。此項改造于2017年，投用后效果良好，優化后氯氣冷卻器出口溫度控制在13.00℃左右，隨著氯氣溫度的下降，干燥單元的能耗也降低，達到同樣含水指標時（目前指標定為≤60 mg/L），硫酸的消耗從16 kg/t減少至12 kg/t，大大降低了生產成本。

3．2 氯酸鹽反應槽氯氣的優化

電解裝置出槽淡鹽水的氯酸鹽去除裝置采用低壓蒸汽直通至氯酸鹽反應槽底部，通過加酸發生反應后產生的氯氣由氣相管道并入電解槽產生的氯氣總管中，相比較其他工藝將氯酸鹽產生氯氣送至廢氯系統，此種方法提高了氯氣的利用率，降低生產過程中次氯酸鈉的產生量。其次，氯酸鹽系統屬于獨立運轉系統，如果出現異常可以切出系統后進行維修，所以在氯酸鹽反應槽底部預留口處連接一根管線至廢氯系統，在氯酸鹽反應槽切出系統時候通過此管線進行微負壓操作，不僅防止停槽后氯氣外溢造成環境污染，同時降低了原氯的浪費。

3．3 公用工程介質的梯級利用

電解車間一次鹽水化鹽產生的鹽泥通過上下排泥操作排至渣池，原設計通過公用工程站送來的壓縮空氣進行攪拌，而壓縮空氣是經過動力車間空壓機組微風量干燥后的高質空氣，同時渣池需要的壓縮空氣為低壓大通量，而且不需要干燥，壓縮空氣使用在渣池屬于高質低用，經過統籌考慮，決定新增兩臺羅茨風機供渣池使用，進而降低壓縮空氣的成本，做到節能降耗。

3．4 冷凍脫硝工藝的優化

膜法除硝采用的是傳統的工藝，利用壓縮機使氟利昂與鹽水換熱后系統濃硝鹽水通過冷凍法將硫酸根以芒硝的形式與濃硝鹽水分離，隨著裝置的提產，冷凍單元冷量也需要增加，但是原有脫硝裝置因設計產量不夠，冷凍機組無法很好地降低脫硝系統的溫度，經過對全廠綜合考慮，在氯乙烯界區有富余的0℃水可以供應至脫硝系統，由此再無需另外增加一臺冷凍機組來彌補裝置設計產能不足，此種方法經過論證比較簡單，鋪設冷凍上水和回水管線再加一臺板式換熱器就可以解決此瓶頸問題，在項目施工完成后，脫硝系統運行穩定，此方法不但充分利用的富余的冷凍水資源，同時降低脫硝冷凍機組的負荷。

4 結語

公司近年來致力于工藝優化與技術改造，從源頭治理中間過程管控到產品輸出都做了大量工作，公司每年都實施節能降耗精細化操作細則，將工藝指標（尤其是能耗指標）控制為最優化進行窄幅控制，并且制定詳細的能耗指標考核機制，使得全員有意識地參與節能降耗工作，后續公司還將從裝置本質設計方面考慮著手，淘汰使用落后電機，對標先進行業工藝和裝備，針對降低樹脂塔再生頻次高能耗的離子膜電解槽進行零極距改造、全工業園區大聯動將電石爐產生的尾氣送至燒堿界區燃燒，替代一部分原煤加熱熔鹽爐生產片堿項目、用廠區余熱替代鹽水加熱系統蒸汽來升溫項目等一系列技改措施，保證全廠水電汽處于綜合平衡的最佳狀態，使得公司在節能降耗工作方面更上新臺階。