燒堿蒸發冷凝水回用至電解槽陰極側使用探索

石玉英，任 杰

（中鹽吉蘭泰鹽化集團有限公司，內蒙古 阿拉善盟 750336）

中鹽吉蘭泰鹽化集團有限公司（以下簡稱“中鹽吉蘭泰”）36萬t/a離子膜燒堿，并配套蒸發50%燒堿生產能力30萬t/a、片堿生產能力20萬t/a，共有2條生產線。在高負荷運行狀態下，離子膜電解生產32%堿的過程中電解槽陰極所需純水量約50 m3/h，蒸發片堿生產過程中產生的冷凝水約40 m3/h，將此部分冷凝水回用于電解槽陰極側充當純水使用將產生可觀的經濟效益。

蒸發片堿裝置二次蒸汽冷凝水的收集管道、設備所使用的材質均為不銹鋼，如果不受設備泄漏等其他因素的影響，蒸發片堿裝置二次蒸汽冷凝水應為鈣、鎂等雜質含量較低的高品質水。在離子膜燒堿生產過程中必須連續向電解槽陰極液添加一定量的純水，如果冷凝水儲槽內的冷凝水質量能夠達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，緩解純水供應緊張的狀況，另一方面可以使蒸發工段產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。

1 蒸發片堿裝置冷凝水工藝介紹

50%堿生產工藝采用三效逆流降膜蒸發，Ⅰ效降膜蒸發器用生產蒸汽加熱；Ⅱ效降膜蒸發器用Ⅰ效蒸發器產生的二次蒸汽為加熱源，Ⅲ效降膜蒸發器用Ⅱ效蒸發器產生的二次蒸汽為加熱源，并在真空下進行負壓蒸發。由Ⅰ效降膜蒸發器產生的二次蒸汽（從堿液中蒸發出來）進入Ⅱ效降膜蒸發器，作為將堿液從36%濃縮至42%的加熱蒸汽，由Ⅱ效降膜蒸發器產生的二次蒸汽進入Ⅲ效降膜蒸發器，作為將堿液從32%濃縮至36.6%的加熱蒸汽，由Ⅲ效降膜蒸發器產生的二次蒸汽經過表面冷凝器，用循環水冷卻，蒸汽冷卻后變成冷凝水和Ⅱ效、Ⅲ效所產生的冷凝水共同匯入冷凝水儲槽。

片堿生產工藝采用二效逆流降膜濃縮，由Ⅰ效降膜濃縮器產生的二次蒸汽（從堿液中蒸發出來）進入Ⅱ效降膜濃縮器，作為將堿液從50%濃縮至62%的加熱蒸汽，由Ⅱ效降膜濃縮器產生的二次蒸汽，經過表面冷凝器，用循環水冷卻，蒸汽冷卻后變成冷凝水到冷凝水儲槽。

1.1 改造前工藝

蒸發片堿裝置產生的冷凝水一部分送至一次鹽水裝置配水桶及純堿配制罐使用，一部分送至純水超濾濃水池后與超濾濃水混合后送至循環水，充當循環水補充水進行使用，剩余部分直接排放至純水裝置中和水池，與純水裝置產生的廢水全部送至乙炔清凈回用水罐，造成資源浪費。冷凝水溫度在60～70℃，在夏季會造成循環水溫度偏高，影響循環水換熱效果。

1.2 回用至電解槽的工藝

通過分析檢測，蒸發片堿二次蒸汽冷凝水各項工藝指標與電解槽陰極側補充純水工藝指標基本接近，完全滿足使用要求。將蒸發片堿二次蒸汽冷凝水回用至電解槽陰極側，用以代替陰極系統所用純水，可以大大降低電解槽純水消耗量，不僅可以減輕純水裝置運行負擔，還可以間接減少一次水消耗量。

蒸發片堿工藝冷凝水經管道送至電解冷凝水罐，然后再通過電解新增冷凝水泵將合格冷凝水分別輸送至一期電解和二期電解。一、二期電解槽在高負荷運行時共需純水約50 m3/h，補充蒸發片堿工藝冷凝水30 m3/h，剩余20 m3/h繼續補充純水。

工藝流程設計：（1）一、二期蒸發二次蒸汽冷凝水量約30 m3/h，將此部分冷凝水通過不銹鋼管線輸送至電解工序，管線長度為約250 m，管徑為DN100；（2）電解工序新建一個 50 m3冷凝水罐、2 臺冷凝水泵，分別配管至一、二期電解陰極側純水管處。冷凝水罐液位、溫度、泵運行狀態接入到DCS系統中，實現遠程監控。為了防止蒸發片堿生產過程中其他介質泄漏到冷凝水中，設計在線電導和pH值監測，如果突然超標，立刻切換至原有純水系統使用；（3）將純水配管引入冷凝水罐，當蒸發工藝冷凝水不夠電解槽使用時，用純水進行補充調節使用，同時在進冷凝水罐的純水、冷凝水管線加裝流量計和自動調節閥，改造后冷凝水回用工藝流程圖見圖1。

1.3 冷凝水回用指標的制定

該公司根據實際情況，結合離子膜電解裝置二次鹽水與純水工藝指標制定了回用冷凝水的控制指標，工藝冷凝水工藝控制指標見表1。

圖1 改造后冷凝水回用工藝流程圖

2 蒸發工藝冷凝水回用至電解槽陰極側使用情況

通過技改，該公司冷凝水回用項目于2016年5月投入使用，一直未出現異常現象。但是隨著電解槽性能的下降，電耗逐漸增加，槽溫逐漸升高，根據電解槽溫度來調節冷凝水的用量，電解槽純水與冷凝水使用比例約為4∶6左右，下一步通過實施電解槽大修計劃，恢復電解槽性能，降低電解槽溫度可以進一步提高冷凝水的用量。

3 經濟效益計算

2016年5 月至2018年4月，一、二期電解槽共計回用冷凝水265 000 t，節約純水使用量265 000 t，根據成本核算純水制造費用約為10元/t，投用至今共計節約費用265 000×10=226（萬元），平均每年節約費用145萬元。

4 結語

中鹽吉蘭泰通過技術改造實施此項目，將燒堿蒸發系統二次蒸汽冷凝水用作離子膜電解槽陰極液補充用純水。針對蒸發冷凝水生產的特點和離子膜電解的工藝要求，提出將蒸發產生的二次蒸汽冷凝水作為高純水直接補充到離子膜電解的陰極液系統，從而減少電解系統的純水用量，合理利用，節能減排，實現燒堿清潔生產，具有較好的經濟效益和環保效益。