氯堿企業(yè)副產(chǎn)蒸汽綜合利用狀況總結(jié)

劉彩紅，云 亮，楊小軍

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北唐山063305）

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司隸屬于唐山三友集團(tuán)，2005年投產(chǎn)運(yùn)行，該公司主要產(chǎn)品有32%液堿、50%液堿、次氯酸鈉、高純鹽酸以及多種型號(hào)聚氯乙烯。經(jīng)多年逐步進(jìn)行擴(kuò)能改造，現(xiàn)有燒堿生產(chǎn)規(guī)模53萬t/a，多種型號(hào)聚氯乙烯50萬t/a。

該公司始終堅(jiān)持綠色發(fā)展，把節(jié)能減排列為工作重點(diǎn)，科學(xué)部署深化推進(jìn)，結(jié)合實(shí)際工況不斷優(yōu)化工藝流程，其中，氯化氫合成工序副產(chǎn)蒸汽實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行，經(jīng)管道輸送至一次鹽水、蒸發(fā)以及聚氯乙烯生產(chǎn)工序，代替外網(wǎng)蒸汽用于生產(chǎn)耗用，降低產(chǎn)品能耗指標(biāo)，確保該公司能耗在同行業(yè)中處于領(lǐng)先水平。

1 工藝流程

原鹽是燒堿生產(chǎn)的主要原料，首先進(jìn)行化鹽處理，通過物理與化學(xué)方法相結(jié)合的方式除去其中包含的各種雜質(zhì)。合格的精鹽水輸送至電解工序，經(jīng)蒸汽預(yù)熱后通過樹脂塔進(jìn)行二次精制，合格的二次鹽水進(jìn)入電解槽。電解產(chǎn)生的燒堿一部分外售，一部分送至蒸發(fā)工序，由蒸汽加熱提濃至50%，合格的高濃度燒堿外售。

電解產(chǎn)生的氯氣一部分用于生產(chǎn)液氯和次氯酸鈉，大部分經(jīng)處理后與氫氣燃燒反應(yīng)生成氯化氫氣體。氯化氫被送至下游工序與乙炔氣體合成氯乙烯，氯乙烯經(jīng)聚合反應(yīng)生成聚氯乙烯，作為產(chǎn)品外售。

現(xiàn)有工況下，氯化氫合成工序共21臺(tái)合成爐，一期為7臺(tái)熱水式合成爐，二期5臺(tái)熱水式合成爐、2臺(tái)蒸汽式合成爐，三期7臺(tái)蒸汽式合成爐，來自氯氫處理工序合格的氯氣、氫氣按1∶1.05～1∶1.1的比例進(jìn)入石墨合成爐，在燈頭頂部燃燒。氯化氫合成過程中產(chǎn)生的反應(yīng)熱由純水帶走，傳統(tǒng)工藝的熱水爐產(chǎn)生90℃以上的熱水輸送至溴化鋰工序，蒸汽式合成爐由閃蒸罐產(chǎn)生的低壓蒸汽送往各下游用戶。

2 低壓蒸汽并網(wǎng)運(yùn)行

圖1 低壓蒸汽并網(wǎng)工藝流程示意圖

蒸汽式合成爐分屬于不同的生產(chǎn)線，其中，二期單臺(tái)爐最大產(chǎn)能為110 t/d，三期為150 t/d，每噸氯化氫可產(chǎn)0.65 t蒸汽，蒸汽溫度160℃，壓力0.4MPa。為提高蒸汽利用率，鋪設(shè)連通管線，實(shí)現(xiàn)低壓蒸汽管網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。改造后低壓蒸汽并網(wǎng)工藝流程示意圖見圖1。

正常生產(chǎn)過程中，二期蒸汽分配臺(tái)壓力設(shè)置自動(dòng)調(diào)節(jié)，控制值為0.4 MPa。根據(jù)下游用氣量，由二期合成主控調(diào)整外網(wǎng)補(bǔ)氣閥開度，三期不再進(jìn)行補(bǔ)汽操作。

下游蒸汽用戶包括化鹽水、一次鹽水升溫、鹽酸常規(guī)解析、聚氯乙烯工序熱水升溫、漿料中氯乙烯汽提以及PVC干燥。根據(jù)各用戶對(duì)于蒸汽壓力需求的不同，可將蒸汽爐檢修后點(diǎn)爐初期的低壓蒸汽用于系統(tǒng)自用，待壓力提至0.4 MPa后并入分配臺(tái)，實(shí)現(xiàn)副產(chǎn)蒸汽的高效利用。

3 蒸汽冷凝液梯級(jí)利用

圖2 蒸發(fā)裝置工藝流程示意圖

蒸發(fā)工序采用三效降膜蒸發(fā)工藝，將來自電解工序的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32%的燒堿溶液蒸發(fā)至50%，降溫處理予以外售。其中，三效蒸發(fā)器采用生蒸汽作為熱源，三效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽作為二效蒸發(fā)器的加熱介質(zhì)，二效蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽作為一效蒸發(fā)器的加熱介質(zhì)。二效冷凝水經(jīng)閃蒸后進(jìn)入冷凝液罐，一效蒸發(fā)器的二次蒸汽由表面冷卻器冷卻后產(chǎn)生的冷凝液與降膜蒸發(fā)器殼側(cè)冷凝液被收集在蒸汽冷凝液罐內(nèi)。

傳統(tǒng)工藝中蒸汽冷凝液輸送至鹽水工序進(jìn)行化鹽操作，燒堿系統(tǒng)擴(kuò)能改造后采用蒸汽式合成爐，冬季供暖熱水缺失。結(jié)合實(shí)際工況，設(shè)置伴熱用熱水罐，將蒸發(fā)工序蒸汽冷凝液引至伴熱用熱水罐內(nèi)，供給界區(qū)內(nèi)伴熱用水，液位較高時(shí)，將熱水排至蒸汽爐純水補(bǔ)給罐內(nèi)，替代純水作為合成爐冷卻用水副產(chǎn)低壓蒸汽。全部回收其中的顯熱，實(shí)現(xiàn)蒸汽冷凝液的梯級(jí)利用。蒸發(fā)裝置工藝流程示意圖見圖2。

4 效益分析

滿負(fù)荷工況下各期蒸汽式合成爐瞬時(shí)產(chǎn)汽量合計(jì)約為20 t/h，全年按8 000 h計(jì)算，年可節(jié)約外購蒸汽量16萬t，降低生產(chǎn)成本約2 400萬元。

蒸發(fā)裝置生產(chǎn)能力8萬t/a，產(chǎn)生冷凝液量約為4萬t/a，改造前替代生產(chǎn)水用于化鹽，改造后作為純水補(bǔ)充生產(chǎn)需求，純水與生產(chǎn)水差價(jià)按照10元/t計(jì)算，年可創(chuàng)效40萬元。

蒸汽冷凝液溫度以75℃計(jì)，回收熱能為4.18×（75-25）×4×107＝8.36×109（kJ/a）。 該熱能折標(biāo)煤約285 t/a，標(biāo)煤價(jià)格按500元/t計(jì)，年可創(chuàng)效14萬元。

綜上，低壓蒸汽的高效利用年可減低生產(chǎn)成本合計(jì)2 454萬元。

5 總結(jié)

近年來，國家對(duì)于能源的管控力度不斷加大，行業(yè)競爭日益加劇，熱能、廢水的高效利用成為企業(yè)降本的重要措施，通過合成工序副產(chǎn)蒸汽的高效利用，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約生產(chǎn)成本、降低企業(yè)耗能的目的。