烧碱蒸发系统碱性蒸汽冷凝水的循环利用

许琼武

(云南能投化工有限责任公司昆明公司，云南 昆明 650300)

1 碱性蒸汽冷凝水循环利用的设想

来自电解工段的32%碱液经过三效逆流降膜蒸发浓缩成50%后，一部分作为50%碱成品直接销售，另一部分继续在预浓缩器和终浓缩器中蒸发制成片碱。

烧碱蒸发生产工艺中的二次蒸汽冷凝水的流程是：降膜浓缩器→降膜预浓缩器→表面冷凝器→冷凝水贮槽；Ⅲ效降膜蒸发器→Ⅱ效降膜蒸发器→Ⅰ效降膜蒸发器→表面冷凝器→冷凝水贮槽。

原设计中，蒸发装置所产生的二次蒸汽冷凝水全部收集至冷凝水贮槽，作为盐水工段化盐的补充水或用于本工段清洗蒸发器等设备。如果仅仅用于上述用途，则多余的二次蒸汽冷凝水不得不从冷凝水贮槽的溢流口流入雨水沟排放。

蒸发装置二次蒸汽冷凝水的收集管道、设备所使用的材质均为不锈钢，如果不受设备泄漏等其他因素的影响，蒸发装置二次蒸汽冷凝水应为钙、镁等杂质含量较低的高品质水。在离子膜电解的烧碱生产过程中必须连续向电解槽阴极液添加一定量的纯水，如果冷凝水贮槽内冷凝水质量能够达到电解槽需要的纯水要求，则可以替代电解槽离子膜电解所需纯水。这样，一方面可以降低烧碱装置纯水用量，缓解纯水供应紧张的状况；更重要的是使蒸发工段产生的二次蒸汽冷凝水具有较高的使用价值，并减少外排污水量。

2 碱性蒸汽冷凝水循环利用的可行性

离子膜电解工艺中，对所有添加到电解槽中参与电解反应的工艺介质中所含金属离子的要求较为苛刻。二次蒸汽冷凝水能否替代电解槽离子膜电解所需纯水，必须分析其中的金属离子、pH值等多项指标才能得到答案。二次蒸汽冷凝水最初来源于杂质含量极低的30%离子膜浓缩的水分，Ⅰ效～Ⅲ效降膜换热器壳体采用不锈钢或镍材质，表面冷凝器壳体列管均采用不锈钢材质，因此，产生的冷凝水可能含有微量的碱、极少的其他金属离子。必须对蒸发工段冷凝水贮槽的冷凝水进行连续取样分析。

2.1 离子膜电解所用纯水分析

离子膜电解工段所需纯水主要用途：①加入阴极液循环碱液中，保证出碱浓度在规定范围；②二次盐水精制的螯合树脂再生需要；③机封冷却用水。根据日本旭化成公司提供的资料,要求纯水达到如下指标：电导率≤5 μS/cm、w(Fe3+)≤3×10-8、w(SiO2)≤3×10-8。其中，电导率就是对纯水所含离子量进行约束的指标，防止离子对电解槽内离子膜产生不可逆转的危害。对加入电解槽的纯水取样分析，分析结果见表1。

表1 电解用纯水分析数据Table 1 Analysis data of pure water for electrolysis

注:分析样品来自电解工序D-360纯水贮槽。

2.2 冷凝水分析

为得到冷凝水所含金属离子的组成和pH值，对蒸发工段二次蒸汽冷凝水连续取样，采用ICP进行分析，结果如表2所示。

表2 二次蒸汽冷凝水分析结果Table 2 Analysis data of secondary steam condensate

由表2可得：二次蒸汽冷凝水中Ca2+、Mg2+、Fe3+、Si4+等含量低，波动小，较稳定；除含微量碱外，水质较好。

2.3 综合比较

2.3.1 金属离子Ca2+、Mg2+、Fe3+含量的比较

由表2可以看出：二次蒸汽冷凝水中的Ca2+、Mg2+、Fe3+含量在纯水指标控制范围内，满足电解槽阴极液所需的纯水要求，可以代替电解槽离子膜电解所需纯水。

2.3.2 pH值的比较

由表2可以看出：二次蒸汽冷凝水的pH值比纯水略高，其中含微量碱。如果用来代替整个电解工序用纯水是不可行的。其原因有2点：①如蒸发工段满负荷运行，二次蒸汽冷凝水量最多14 m3/h，量相对少；②含碱量比纯水pH值略高,可能对机泵造成腐蚀。但电解槽阴极液内的物料介质本身就是质量分数为(30±0.5)%的碱液，二次蒸汽冷凝水中的碱含量是微乎其微的，因此，用来代替离子膜电解所需纯水，直接加入阴极循环碱液中是可行的。

2.3.3 温度的比较

纯水温度和外界温度基本一致，因季节不同在10～30 ℃波动。2007年2月6—26日对二次蒸汽冷凝水进行温度检测，均在45～60 ℃(检测点为冷凝水贮槽溢流口),高于离子膜电解使用纯水的温度，且在电解槽需要的温度范围内，因此，可以减少对循环碱液升温的蒸汽量，减少汽耗。

2.3.4 电导率的比较

由表2可以看出：电导率在纯水指标控制范围内，对电解槽内离子膜不会产生危害。

2.4 结论

将蒸发系统二次蒸汽冷凝水加入阴极循环碱液中，由于温度高于纯水，因此，对降低预热循环碱液的汽耗有利；另外，纯水进入电解槽就是用来调节碱液浓度的，因此，补充的冷凝水中含微量碱不会对电解槽运行带来任何影响。由此可得：蒸发工序碱性蒸汽冷凝水完全能替代纯水对离子膜电解系统进行补充。

3 改造及效果

3.1 改造工艺

在从蒸发工段出来的冷凝水泵出口引一根管道至电解工段，将二次蒸汽冷凝水输送到电解工段进电解槽的纯水管。当蒸发工段开车时，将部分冷凝水替代原纯水应用到离子膜电解过程中。

3.2 操作控制原理

蒸发工段冷凝水贮槽的二次蒸汽冷凝水经过冷凝水泵输送到电解系统阴极液纯水管道上。二次蒸汽冷凝水加入量由纯水调节阀HCV-221控制，具体控制原理为：根据阴极液的浓度(由浓度在线分析仪DICA-270测定)或电解槽电流负荷，通过调节HCV-221开度，控制纯水流量，使冷凝水利用率达到最大。

3.3 经济效益

2008—2016年节约纯水及蒸汽量统计如表3所示。

表3 2008—2016年节约纯水及蒸汽量统计表Table 3 Statistics of saving on pure water and steam between 2008 and 2016

按纯水成本5.92元/m3、蒸汽成本80.65元/t计算，9年共节约费用约895万元，平均每年约100万元。碱性冷凝水得到了回用，相当于减少了碱性废水量的排放，因此环境效益明显。

4 结语

烧碱蒸发系统二次蒸汽冷凝水用作电解工序阴极液补充用纯水，其创新点在于针对工艺废水生产的特点和离子膜电解的工艺要求，提出将蒸发产生的二次蒸汽冷凝水作为高纯水直接补充到离子膜电解的阴极液系统，从而减少电解系统的纯水用量，达到清污分级分流，合理利用，节能减排，实现烧碱清洁生产，具有较好的经济效益和环保效益。

[1] 张守特,赵军军,刘立勤.离子膜蒸汽工序蒸汽冷凝水回收再利用[J].天津科技,2014(10):104-107.

化工重大安全隐患判定有标可依

2017年11月，国家安监总局印发了《化工和危险化学品生产经营单位重大生产安全事故隐患判定标准(试行)》(以下简称《判定标准》)的通知，明确了20项重大危化品生产安全事故隐患判定标准。安监总局表示，《判定标准》今后将作为执法检查的重要依据。

《判定标准》将以下20种情形判定为重大事故隐患。

(1)危险化学品生产、经营单位主要负责人和安全生产管理人员未依法经考核合格。

(2)特种作业人员未持证上岗。

(3)涉及“两重点一重大”的生产装置、储存设施外部安全防护距离不符合国家标准要求。

(4)涉及重点监管危险化工工艺的装置未实现自动化控制，系统未实现紧急停车功能，装备的自动化控制系统、紧急停车系统未投入使用。

(5)构成一级、二级重大危险源的危险化学品罐区未实现紧急切断功能;涉及毒性气体、液化气体、剧毒液体的一级、二级重大危险源的危险化学品罐区未配备独立的安全仪表系统。

(6)全压力式液化烃储罐未按国家标准设置注水措施。

(7)液化烃、液氨、液氯等易燃易爆、有毒有害液化气体的充装未使用万向管道充装系统。

(8)光气、氯气等剧毒气体及硫化氢气体管道穿越除厂区(包括化工园区、工业园区)外的公共区域。

(9)地区架空电力线路穿越生产区且不符合国家标准要求。

(10)在役化工装置未经正规设计且未进行安全设计诊断。

(11)使用淘汰落后安全技术工艺、设备目录列出的工艺、设备。

(12)涉及可燃和有毒有害气体泄漏的场所未按国家标准设置检测报警装置，爆炸危险场所未按国家标准安装使用防爆电气设备。

(13)控制室或机柜间面向具有火灾、爆炸危险性装置一侧不满足国家标准关于防火防爆的要求。

(14)化工生产装置未按国家标准要求设置双重电源供电，自动化控制系统未设置不间断电源。

(15)安全阀、爆破片等安全附件未正常投用。

(16)未建立与岗位相匹配的全员安全生产责任制或者未制定实施生产安全事故隐患排查治理制度。

(17)未制定操作规程和工艺控制指标。

(18)未按照国家标准制定动火、进入受限空间等特殊作业管理制度，或者制度未有效执行。

(19)新开发的危险化学品生产工艺未经小试、中试、工业化试验直接进行工业化生产;国内首次使用的化工工艺未经过省级安全可靠性论证;新建装置未制定试生产方案投料开车;精细化工企业未按规范性文件要求开展反应安全风险评估。

(20)未按国家标准分区分类储存危险化学品，超量、超品种储存危险化学品，相互禁配物质混放混存。