離子膜燒堿生產中節能降耗措施探索

喬玉元（中國石化股份有限公司齊魯分公司氯堿廠，山東 淄博255411）

1 離子膜燒堿生產工藝現狀

只要離子膜電解裝置處于運行狀態當中，其便會產生波動，而這將導致溫度、pH、堿含量和其他含氯新鮮鹽水的指示發生變化，電解后鹽水中的游離氯無法去除，并且以兩種形式存在。第一部分是溶解的氯。溶解量與電解后鹽水的溫度和濃度以及溶液上部中氯氣的分壓有關。第二部分是由于電解中的OH-，反滲透使鹽溶液中有很多OH，因此發生以下反應：Cl2+2OH——CIO+H2O。鹽水中存在游離氯，會腐蝕鹽水精制系統的設備和管道，在初級鹽水處理過程中阻礙沉積物的形成。二次鹽水處理過濾器的過濾器元件和螯合樹脂塔中的損壞極為有害。因此，不能將新鮮的含氯鹽水送入鹽溶解工序，必須進行氯酸鹽處理，通過氯酸鹽處理使部分氯酸鹽分解，從而使系統內氯酸鹽含量維持相對平衡狀態。氯酸鹽分解是利用在酸性條件下，加熱電解后鹽水使其中的氯酸鹽分解成氯化鈉和氯氣。其反應式如下：

2 離子膜燒堿生產系統節能發展方向

2.1 節電方向

首先，使節約照明用電這一方面，在以往，所有照明燈都使用自鎮（125w）汞通量燈，這一種照明燈極易因電壓原因而燒壞燈芯，因此需要經常更換。而若想降低成本并節省電能，需將所有照明燈全部更換40W 節能燈。節能燈經久耐用若使用得到可使用一年之久，每年可節省20，000 kW·h電量，按照一瓦電費為0.4kw·h 計算，一套中等規模的燒堿裝置相當于每年節省80 萬元用電費用。其次，則是動力電能節約，若想切實節約動力電能損耗，可將泵的回流轉為由變頻器調節，即對節流閥進行修改，以調節變頻器轉速電機，該電機可以以更高的效率開展工作，并使電機和泵的使用壽命大幅度延長，從而減少泵的機械磨損和維修時間。第三是零極距改造，零極距電槽是通過在兩個復極單元電解槽之間增加彈性網從而縮短電極之間的距離，減小電阻，從而達到降低電耗的目的，通過將普通離子膜電槽改造成零極距電解槽，噸堿直流電耗可降低70KWh/t。

2.2 用水方向

伴隨不斷擴增的生產規模，在離子膜燒堿生產過程當中，用水量也不斷增加，而為能夠使公用工程建設合理減少，需對水資源加以節約，同時使水資源利用效率得到提升，并充分且綜合的對水資源進行利用。而若想切實做到這一點，首先需循環利用泵機封冷卻水，因此，需將來自所有泵、水封溢水、蒸汽冷凝水收集到回收罐中，送不同用戶使用。這一方式每年可節省1000 噸水，而水的價格按3 噸計算，相當于每年節約用水費用30萬元。其次，應對樹脂塔再生廢水進行回收，為確保離子膜穩定和高質量的電解性能，鹽水的二次純化必須通過離子交換樹脂進行。螯合樹脂可以與二價金屬離子結合形成穩定的結構，從而達到進一步降低Ca 和Mg 濃度的效果。螯合樹脂運行一段時間后，鈉型樹脂逐漸轉變為鈣型樹脂，螯合能力下降。在這一階段，必須對螯合樹脂進行再生，并產生再生后的堿性和酸性廢水，將這些廢水收集到再生廢水罐中后，通過酸堿中和后送化鹽工序使用。第三，氫氣洗滌液的利用，電槽出來的氫氣中含有大量鹽霧，需進行洗滌處理，洗滌水可送化鹽或配堿工序代替直流水使用。

3 節能降耗技術

3.1 采鹵泵換型技術

山東淄博某企業所使用采鹵工序主要通過三臺采鹵泵，在經過一年運行后，發現兩個主要問題，首先，便是一種流量匹配問題。為能夠滿足生產要求，兩個泵必須同時運行，這種運行模式使鹽水提取的能耗增加了近一倍有余，這便導致這一技術不具備將強經濟性，其必須基于實際工作條件和執行器速度要求。如果是多段速度，則必須考慮到最大流量，并且各種泵和閥皆存有泄漏現象，但是可以通過相應曲線對其加以調整。基本上，其主要是由執行器向后計算，同時考慮到泄漏量和泵末端適當放大率另一個是制造質量和技術性能，鹽水提取泵是在兩端均帶有機械密封的多級泵。另一種實用新型技術是用于井的鹽水提取，與泵的一種用于快速去除內部結晶的方法，其結構是將進口部分安裝在潛水電機上，將泵體安裝在進口部分上，將出口管安裝在泵體上，并引入水連接到泵體，水導入套管覆蓋進水段和電機內部。進水段也可以連接在泵體下方，潛水電機安裝在泵體上，旁路水套連接在進水段和軟管下方出口與泵體的側面，鹽水提取泵進水口延伸至旁路套進水口，將新鮮水從地面通過出水管直接引入泵體，隨后將鹽水通過鹽水泵吸入口壓入泵體，到達泵套鹽水，然后使鹽水通過鹽水泵送水套，將管道入口壓入鹽水萃取井中，鹽水抽水泵電機進行變頻和減速以攪動淡水，攪拌速度選擇為正常運行速度的20%。這一方式優點在于結構簡編、性能穩固、使用方便快捷、省力、經濟、可快速處理鹽水泵內部結晶[3]。

3.2 鹽泥泵換型技術

通常來講，鹽水處理過程中有兩個鹽漿泵，其中一組使用，一組為備用。通常，在選擇泥漿泵時應考慮以下幾點：首先，整個機器最好為干式泵。發動機采用油室密封，并集成機械密封，可以有效防止高壓水和雜質進入發動機腔。其次，在轉輪的外部應有一個攪拌輪，以使沉積在水底的污泥能在湍流中被攪拌然后被抽出，有余葉輪、攪拌輪等流動部件均采用高鉻含量，高硬度的鑄鋼制成，具有耐磨，耐腐蝕，吹掃能力強的特點，并可以穿過較大的固體顆粒。而針對現階段鹽泥泵轉換技術應加以改善，其中，鹽污當中所含有氯化鈉為5.92%，所產生的鹽污泥量為一天生產三十五噸。換一個角度來講，即為每天損失2，072 噸氯化鈉，相當于原始鹽的98%，即2，114 噸。基于當前的408噸/天的產量，這將影響5.18千克/噸的原鹽單位消耗。使用洗滌河水中鹽渣的方法，向渣池添加工業水管以增加鹽渣中溶解的氯化鈉的量，通過板式過濾壓濾機框架將水溶性氯化鈉溶解并送入鹽中，而不溶性碳酸鈣、硫酸鋇、氫氧化鎂被送至渣子處理廠進行處理[4]。

3.3 燒堿裝置脫除氯酸鹽工藝技術改造

燒堿裝置目前大部分采用熱分解法脫除氯酸鹽，通過加入鹽酸(酸度在2.3mol/l 左右)和加熱（95℃以上）使氯酸鹽進行分解。國內較先進的還原劑法脫氯酸鹽工藝成熟，對氯酸鹽脫除技改項目實施后，節省蒸汽、節約鹽酸、降低燒堿消耗，操作彈性更大，能有效解決分解能力不足的問題。采用該技術，一套年產20 萬噸燒堿裝置每月可減排廢水約1000 噸，蒸汽用量降低約為0.7t/h，按照年運行8000小時計算，節約蒸汽約5600噸，折合標油約為448噸/年，年效益355萬元。

3.4 一次鹽水膜法過濾技術改造

2000年初期所上燒堿裝置大多采用澄清桶工藝，該該法鹽水精制流程長且鹽水質量不穩定，導致離子膜上上槽鹽水雜質偏高，從而使離子膜電槽使用周期短且電耗升高快。目前較為先進的是膜法一次鹽水工藝（包括有機膜和無機膜），其中近五年新建裝置采用無機膜工藝占75%以上。無機膜工藝比有機膜工藝節約投資40%左右，且鹽水質量高。通過將一次鹽水澄清桶工藝改為無機膜法生產工藝，離子膜單元槽電壓將平均下降0.03V，直流電耗降低約22kWh/t，離子膜壽命至少延長半年，通過測算，年產20萬噸燒堿裝置年節電約為437萬kW.h，折合節能量約為53.7萬噸標準煤。

4 結語

綜合上文所述，我國環境保護形勢日益嚴峻，如何加強環境治理，減少“三廢”排放，是整個行業普遍存在的問題，不僅與燒堿的成本和利潤有關，更重要的是，與企業自身生存和業務發展息息相關。如何最大程度地利用現有設備，對其進行回收、節約能源、減少能耗并降低生產成本已成為每個氯堿公司重要發展途徑。只有不斷創新，不斷改造，變廢為寶，才能夠在環保新形勢和殘酷的市場競爭中實現可持續發展。