32%转产30%的烧碱运行分析

段成义，李国骁，卢丽萍

（重庆市映天辉氯碱化工有限公司，重庆401221）

重庆市映天辉氯碱化工有限公司位于重庆长寿化工园区，2009 年建成投产， 烧碱产能10 万t/a，配套3 万t/a TCE 项目。 为了提升企业竞争力，推进节能降耗生产优化工作，该公司将电解生产的32%碱调整为30%碱。 运行至今，效果明显。

1 转产可行性探讨

1.1 碱浓度控制范围要求

离子膜的交换容量是一定的，其交换容量越高，电流效率的极大值也就越偏向于高浓度一侧， 膜也就更加适应于生产浓度更高的烧碱， 而在制取低浓度的碱时就不太适宜。 该公司使用的离子膜允许的碱液浓度为28%～33%，在设计范围内厂家的推荐浓度为30%～32%。

1.2 碱液浓度对电流效率的影响

碱液的浓度直接影响离子膜羧酸层的含水率，羧酸层作为电流效率的决定层， 随着碱液浓度的上升，羧酸层的含水率也逐渐下降，离子膜内固定离子的浓度也逐渐增大，最终导致电流效率逐步下降。伴随着碱液浓度的降低， 电流效率也同样会有一定的降低。 杜邦膜给定的资料显示，碱浓度为31%～33%之间时，电流效率达到极值。

1.3 碱液浓度的降低利于槽电压下降

碱液浓度的降低对槽电压最直接的影响就是阴极液电阻的下降； 在80 ℃时，32.5%碱液的电阻为0.990 Ω·cm，30%碱液的电阻为0.969 Ω·cm。 另外，伴随着碱液浓度的降低， 离子膜羧酸层含水量明显增加， 对膜电压起决定因素的羧酸层的电阻率也明显下降，参看图1。

图1 碱液浓度对羧酸层电导率的影响图

杜邦N981 膜的碱液浓度与槽电压的关系见图2。

1.4 碱液浓度调整后对钠离子迁移的影响

碱液浓度降低， 离子膜中羧酸层的含水率随着阴极侧碱液含水率的增加而增加， 离子膜羧酸层的离子通道将会扩张得更大，便于提高钠离子的扩散，见图3。

通道扩张后，由于氢氧根离子渗透，碱中氯酸盐含量会随之增高。

2 运行情况

2.1 碱浓度控制情况

在实际的生产过程中为了满足顾客的的需求，并将由于产品质量正偏差导致的损失控制在最小，30%碱的浓度一直控制在30.1%～30.4%。初期运行，由于刚进行调整，碱浓度波动幅度较大，控制得不够稳定。随着操作上的逐步适应，碱液浓度逐步稳定为30.3%。 碱液浓度的运行趋势变化图见图4。

浓度调整后，30%碱比32%碱中的氯化钠含量约增长了0.000 34%，具体变化情况见图5。

2.2 槽电压变化

图6 为碱液浓度调整后相同电流下单元槽电压的变化图（未进行标准折算）。

转产30%碱后根据实际运行报表统计折标后对比单元槽电压平均下降约为0.023 V，从电解直流电耗的计算公式：，可以得知，相对于32%碱每生产1 t 30%碱 （折百） 降低直流电耗为

3 收效对比

在浓度30%～32%之间碱液浓度与槽电压的关系为y=0.02x+2.25，通过图2 曲线可以看出，浓度每增减1%，槽电压增减10 mV。 倘若把碱浓度由32%调整成为30%，则相对应的每个单元槽降低的电压为0.02×（32-30）=0.04（V），相应地吨碱电耗降低的能耗为吨碱电耗=平均槽电压/（1.492×0.965）×1 000；吨碱电耗降低的电耗为0.04/（1.492×0.965）×1 000=27.78（kW·h）。 电价以0.58 元/kW·h 计，可节约电费为27.78×0.58=16.11（元）。10 万t/a烧碱，可节约电费约为161 万元kW·h。

每生产1 t 折百碱多消耗的水为1 000/0.3～1 000/0.32=208（kg）,脱盐水的单价约为5 元/t，每吨折百碱增加的水费为1.04 元； 全年综合节约电费80 万元。

4 综述

生产实际运行控制与方案还存在一定差距，碱液浓度不能完全稳定在较小的期望范围内运行， 还需要从管理和控制上投入更多优化措施，但32%碱转产30%碱效果总体明显，产品质量保持稳定，经济效益较大，同时，也有利于离子膜效率的提升。 该方式有利于企业的节能降耗工作的推进。