氯碱生产中节能减排的措施

周云飞

(中盐常州化工股份有限公司，江苏 常州 213000)

氯碱生产中节能减排的措施

周云飞

(中盐常州化工股份有限公司，江苏 常州 213000)

氯碱；生产；管理；技术；节能减排

从管理和技术两方面入手，介绍了氯碱生产装置节能减排、降本增效的措施。

中盐常州化工股份有限公司(以下简称“中盐常化”)是以生产氯碱产品为主的综合性化工企业。 多年来，中盐常化在日常管理中坚持节能新技术、新设备、新材料、新工艺的应用，加大节能技术调研，充分利用节能成果，实现企业产品能耗的下降。生产经营过程中采取了一系列节电、节水、节蒸汽以及装置系统改造等措施，通过管理节能和技术节能，减排降耗工作取得了显著成效。

1 管理节能

1.1 生产管理系统信息化

中盐常化调度中心建筑面积800 m2，整个调度中心在布局上分为DCS操作控制区、生产调度指挥区、多媒体视频监控区及生产协调会议区4个功能区，集DCS控制中心、视频监控中心、通信联络中心、生产调度中心于一体，满足了信息传递全面、高效，调度指令准确、及时的现代化工厂生产管理要求。

1.2 开启用电监测和管理云时代

2016年5月，中盐常化为满足企业效能管理需要，建立企业级电能数据库，对重要配电回路、主要用能设备进行实时数据采集和监测，依托电能云软件系统，对企业电能消耗、设备运行、生产作业行为、用电安全隐患、电能精细化管理等项目进行全过程诊断和分析，有针对性地采用“电源优化、配网运行优化、电能优化、管理优化”等措施，对分厂、车间、各生产线、重要设备等进行细分管理和对标管理。通过实时监测和分析，基本实现电能消耗过程、设备运行状态和生产作业行为的“可视化、数字化、精益化”管理。

1.3 确保生产装置安、稳、长、满、优运行

中盐常化通过隐患普查、技改创新、强化管理、对标管理，全面保障安全、环保、社会效益，降低生产成本，提高综合效益；强化生产现场管理，细化岗位技能培训，提升员工操作技能；全员排查安全隐患，避免生产风险。

2 技术节能

2.1 离子膜电解槽膜极距改造

中盐常化共有4套电解装置，分别为：10万t/a北化机ZMBC-2.7型、6万t/a旭硝子公司F2-5.6型、1万t/a旭硝子公司B1型和8万t/a北化机ZMBC-2.7型电解槽。改造前电解槽槽电压偏高，电流效率偏低，电解槽性能下降，各项消耗日趋增加。鉴于此，中盐常化对电解槽进行了改造，在原阴极网表面增加弹性活性网，使阴极网贴向阳极网，阴、阳极极距由1.8～2.2 mm降至离子膜厚度，从而使单元槽电解电压降低，达到电耗降低[1]。其主要改造内容为：极片改为膜极距，更换所有阴阳极垫片及离子膜。2010年底，中盐常化进行了10万t/a离子膜改造。改造后吨碱电耗下降153 kW·h，全年可节电1 500 万kW·h以上，年节约电费超过900万元。2011年底进行了8万t/a离子膜改造。膜极距改造前，运行电流12.0 kA时平均单元槽电压为3.25 V；改造后运行电流12.0 kA时平均单元槽电压为3.01 V，电压降低0.24 V。每台电解槽132个单元，年运行时间为8 000 h，电价按0.60元/(kW·h)计，每台电解槽年节约电费约175万元，5台电解槽年节约电费875万元。此外，电解槽膜极距改造后，更进一步降低电解槽的运行成本，提高单槽产量(目前E槽运行电流达13 kA)，为企业创造了更大经济效益。

2.2 膜法脱硝技术

常用的除硫酸根工艺主要有钡法和钙法[2-3]，一般工艺过程为：

这2种加药工艺对环境污染比较大，运行成本较高，特别是采用钡法除硫酸根，以上问题更加突出。

中盐常化现采用CIM膜法脱硝工艺。CIM膜法脱硝工艺主要分为预处理和膜分离2个单元。预处理单元是在淡盐水中加入Na2SO3稀溶液去除其中的游离氯至零，经过淡盐水冷却器降温至工艺要求，用盐酸稀溶液调节pH值达到工艺指标，进入原料盐水槽储存待用； 膜分离单元是经过预处理后的淡盐水通过原料盐水输送泵、高压泵和循环泵输送到膜组件，在一定操作条件下进行脱硝。渗透液作为脱硝淡盐水送至回收盐水低位槽，然后送至化盐单元；浓缩液作为富硝盐水，一部分通过循环泵进入膜组件进行循环浓缩，另一部分送至富硝盐水中间槽，然后送至界区外。

CIM膜法脱硝技术采用物理方法从盐水中分离硫酸钠，无须投加除硝药剂，无毒无害，无废液排放。 CIM专用膜优点是单位体积内有效膜面积较大，水在膜表面流动状态较好，结构紧凑，占地面积小。采用循环工艺，操作弹性大，生产稳定。预处理过程不采用活性炭过滤器，可避免活性炭饱和后游离氯直接损伤膜，同时防止活性炭和SiO2对膜的污染，也避免了活性炭再生工序所带来的麻烦。采用PLC控制系统控制整个工艺系统，整套系统含有逻辑控制、工艺参数的检测、显示等功能，可以协调前后工艺工序，确保整个膜系统维持稳定运行状态。

2.3 燃氢锅炉节能改造

中盐常化经过充分的调研和论证后[4-7]，将现有的3套电解生产装置产生的放空氢气回收至新建氢气气柜，采用氢泵将氢气送至燃氢锅炉作为燃料，产生的蒸汽并入公司管网。项目实施后，产生蒸汽(压力0.8～1.0 MPa，温度184 ℃)约3.5万t/a，有效减少了蒸汽的购入量。

2.4 盐酸夹套合成炉余热回收

中盐常化经过调研并论证后[8-13]，将使用的敞口式普通二合一石墨盐酸合成炉(SSL型)改为封闭式的二合一石墨蒸汽盐酸合成炉(SSL-G型)，盐酸夹套冷却水由凉水塔循环水改为纯水，用少量的纯水进合成炉夹套换热冷却，可副产低压蒸汽供进槽盐水预热。中盐常化一般生产1 t氯化氢可副产0.5～0.6 t蒸汽，年产生低压蒸汽2.4万t。

2.5 氯气液化系统改造

(1)中盐常化对氯气液化系统进行了改造，将氨(R717)制冷改为氟利昂(R22)制冷，冷冻机利用原有机器改造，蒸发器采用原有设备，新增氯气液化模块及部分设备，改造后系统分两套。其中一套将R22直接供氯气液化，由原来的载冷剂氯化钙盐水改为制冷剂R22直冷，一方面降低冷量的损耗，另一方面节省盐水配制及盐水输送泵电耗；另一套将R22制冷冻盐水供三氯氢硅装置。

(2)原废氯换热。进入氯气冷凝模块前的原氯气温度较高，而出氯气冷凝模块的废氯温度为-14 ℃，冬天废氯管道上有结冰，夏天进出氯气冷凝模块的氯气温度差更大，既影响了氯气液化效率，又降低了盐酸炉氯气温度，能量损失较大。中盐常化新增了换热器，充分利用废气冷量，冷却原氯，降低原氯温度，提高氯气液化效率，降低冷冻负荷。改造后，夏季冷冻负荷大大降低，可少开1台小螺杆压缩机，每年直接节约费用39万元以上。

2.6 循环水系统节能改造

中盐常化循环冷却水系统水泵的电动机都是以定速运转，再通过改变水泵出口管路上的调节阀开度来调节给水量。循环水冷却系统共有7套凉水塔，泵机较多，且水泵大部分功率在75 kW以上。改造前，循环水系统设计存在大马拉小车的问题，设备选用和管路设计不合理，处于低效率运行状况；系统的水量调节靠节流阀人工现场调节，水泵阀门开度都有一定的余量，有的阀门开度只有1/3，节电改造余地较大。将电动机定速运转改为根据所需流量来调节电动机的转速后，节约了大量电能。

变频改造的水泵共有38台，以其中3台200 kW的水泵电动机为例说明。该冷水泵采用1备2用，对此3台水泵电动机进行变频改造。对其中2台200 kW的水泵电动机实行变频控制，采用西门子公司生产的变频器，另一台200 kW的水泵电动机采用智能控制，保持休眠状态。管网压力达到系统设定压力后，备用水泵不工作，实行休眠；一旦系统压力跌到设定的低压，系统自动进行工频启动。同时降低其他泵机频率，以维持系统运行在最节能的状态。本系统中3台水泵可互为主/副泵，故障时可方便切换。

2.7 盐水工艺优化

将TTS促进剂应用于盐水工艺中。具体操作流程为：在TTS药剂贮罐中配制好一定浓度的TTS促进剂，用计量泵把TTS加入到1#反应桶出口粗盐水中，在九思膜过滤器出口设置TTS在线浓度分析仪，利用浓度仪的分析结果自动控制TTS的加入量。在螯合树脂塔出口设置1台钙镁在线分析仪，根据分析结果调整螯合树脂塔的运行时间。每天分析二次精制盐水钙镁含量，与在线分析仪的分析结果比对，确保在线分析仪完好。

盐水工艺优化后，降低了过滤盐水中钙、镁、锶的含量，从而大大降低了螯合树脂塔的负荷，使树脂塔的再生周期延长至10天以上，延长了螯合树脂的使用寿命，降低了螯合树脂的消耗量，降低了树脂塔的再生费用。

改造前，螯合树脂塔每天再生1塔，所需再生费用147 420元/月；改造后，螯合树脂塔再生周期可延长至10天，每月树脂塔再生3次，所需再生费用14 742元/月，每月可节约的再生费用为132 678元，减少废水排放1 350 t/月，降低螯合树脂消耗量产生的效益5 265元/月。排污费按10元/t计算，工艺优化后每年产生的效益:

132 678×12+1 350×12×10+5 265×12≈181.7万(元)。

3 结语

通过几年来的不断改造，中盐常化氯碱产品综合能耗持续降低，实现了“绿色低碳”可持续发展的目标。

[1] 杨佳.氯碱生产中的节能降耗技术[J].氯碱工业,2016,52(6):44-45.

[2] 史志伟，李开明.盐水中脱除硫酸根工艺的进展及发展方向[J].中国氯碱,2012(4):9-11.

[3] 曹广军,孙晓丽,聂立新.安全高效的脱除硫酸根装置[J].氯碱工业，2010，46(7):4-8.

[4] 王玉峰.氢气锅炉运行总结[J].氯碱工业，2014，50(4):40-41.

[5] 左攀华.氢气锅炉的特点与安全运行经验[J].化工装备技术,2011,32(2):16-20.

[6] 孔贤德.氢气锅炉在氯碱生产的运用[J].氯碱工业,2008,44(4):43-44.

[7] 邓洪龙，张玲，冯雪梅.氢气锅炉点火控制分析[J].氯碱工业,2011,47(5):37-41.

[8] 张长富.中压蒸汽氯化氢合成炉安全运行措施[J].氯碱工业，2013，49(2):36-37,39.

[9] 张雄堂，刘延安，王贵珍.副产蒸汽氯化氢合成炉运行探讨[J].氯碱工业，2013，49(8):39-41.

[10] 马守君，闫莹莹，臧瑞，等.副产蒸汽盐酸合成炉运行总结[J].氯碱工业，2014，50(2)：39-40,43.

[11] 张红霞.副产蒸汽氯化氢石墨合成炉应用总结[J].氯碱工业，2014，50(6)：42-43.

[12] 刘树成，王茂喜, 邹春梅.副产中压蒸汽氯化氢合成炉的改造[J]氯碱工业，2014，51(6):44-45.

[13] 孔凡锐，刘发.副产蒸汽氯化氢合成炉运行经验[J]氯碱工业，2016，52(1):43-45.

[编辑：董红果]

Measures to save energy and reduce consumption in chlor-alkali production

ZHOUYunfei

(Changzhou Chemical Industry Co., Ltd. of China National Salt Industry Corporation, Changzhou 213000, China)

chlor-alkali; production; management; technology; energy saving and emission reduction

The measures to save energy, reduce emission, lower cost and increase profit in chlor-alkali production were introduced from aspects of management and technology.

周云飞(1978—)，男，化工工程师，注册安全工程师，助理能源管理师，2001年毕业于常州大学精细化工专业，现任中盐常州化工股份有限公司生产部部长，从事生产管理、能源管理工作。

2016-10-09

TQ083.4

B

1008-133X(2017)01-0043-03