MVR盐硝联产项目节能改建工艺

李国骁

(重庆市映天辉氯碱化工有限公司，重庆 401221)

【盐 水】

MVR盐硝联产项目节能改建工艺

李国骁*

(重庆市映天辉氯碱化工有限公司，重庆 401221)

盐水精制; MVR;盐硝联产;热法脱硝;碘富集;硫酸钠;TOC

从项目建设背景、目的、依据等方面分析了MVR盐硝联产项目建设的必要性，重点分析了达到预期目标实现全卤制碱、热法脱硝、I-富集、联产元明粉等各条工艺线路的优缺点，以及建成后的综合运行成本对比，社会效益分析。提出了盐硝联产项目中处理盐水杂质、浓缩盐水的新思路。

重庆市映天辉氯碱化工有限公司(以下简称“重庆映天辉”)是从事氯碱生产的大型企业，是重庆天原实业集团有限责任公司、重庆江北化肥有限公司、重庆昊然控股集团有限公司共同持股的混合所有制企业，注册资本3.48亿元，位于重庆(长寿)经济技术开发区化北路2号。重庆映天辉主要有18万t/a烧碱、3万t/a三氯乙烯装置。近年来重庆映天辉引进、消化以及自主研发了多项新工艺、新技术，这些新工艺、新技术都得到了成功应用。特别是在2014年与巴斯夫(重庆)公司(简称“BPCC”)成功合作，为BPCC长期、稳定地提供精制氯气、质量分数为32%及50%的液碱，并回收处理BPCC返回的废盐水，这为重庆映天辉的发展奠定了坚实基础。

1 MVR扩建背景及意义

2015年MDI项目建成投产，该项目产生的废盐水88 t/h全部返回重庆映天辉进行处理，再用工业盐重饱和后，作为氯碱生产原料使用。与之前全卤制碱工艺相比，使用1 t工业盐比使用1 t卤盐多投入成本约120元。2017年MDI配套电解盐酸装置建成后，返回废盐水的质量分数由19%～20%降低至15%；处置量由88 t/h降低至66 t/h,化盐量将由8.3 t/h上升至9.7 t/h。可见，重庆映天辉的处置成本进一步加大，为此，有必要尽快对当前的MVR装置进行扩建改造。建成后：①氯碱装置将再次实现全卤制碱；以生产时间8 000 h/a计，在MDI释放产能后，重庆映天辉将减少工业盐采购量7.76万t，节约化盐成本900余万元。②能够提升对MDI废盐水的处置能力，提升当前运行装置的抗风险能力。

2 扩能改建的主要目的

扩能改建的主要目的有如下5个。

(1)扩建后实现全卤制碱，并可使盐水处理系统的运行成本达到目前最低。

(2)实现全卤制碱，同时能够解决系统硫酸根富集问题，不用二次投资扩建膜法脱硝装置。

(3)解决盐水系统TOC、氯酸钠、I-等富集问题。

(4)利用原MDI配套项目剩余的1套蒸发水量为80 t/h的MVR装置。

(5)能够为后续的晶须硫酸钙项目提供合格的硫酸钠。

3 扩建装置处理能力核算依据

3.1 装置处理淡盐水需水量

(1)2017年4月BPCC提升产能后，返回废盐水量由88 t/h(76.5 m3/h)降至66 t/h(60 m3/h)，质量浓度由200～220 g/L降至165 g/L。

(2)期间，由电解工序返回的淡盐水量为160～175 m3/h，质量浓度为200～220 g/L。

(3)待建项目晶须硫酸钙返回盐水流量为5～7 m3/h，质量浓度为150～165 g/L。

(4)螯合树脂塔再生回收水量平均约为5 m3/h，质量浓度为150～165 g/L。

(5)重庆映天辉其他投资项目后续有4万～5万t副产盐须洗盐和蒸发处置。

3.2 当前MVR装置的处理能力

MVR设计蒸发水量为60 t/h(实际运行只有55 t/h), 无法达到水平衡。

3.3 MDI提能后装置处理水量

2017年4月MDI装置产生的水释放后，返回废盐水的质量分数只有13%～15%，带有的水含量更高，平衡系统水量需求更大，须蒸发的水量至少为80 t/h。

3.4 增加用卤量后硫酸钠变化

(1)淡盐水全部浓缩后，流量约为153 m3/h、质量浓度≥310 g/L的浓盐水须增加卤水60～100 m3/h。氯碱装置满负荷运行须使用卤水90～130 m3/h，若无返回废盐水，装置将会停车。

(2)系统新增硫酸钠量：卤水带入系统的硫酸钠总量为533～888 kg/h，亚硫酸钠带入系统的硫酸钠的量约为77 kg/h，合计为610～965 kg/h。若无废盐水返回，系统增加用卤90～130 m3/h，带入硫酸钠的量最大约为1 154 kg/h，总量将达到1 230 kg/h。

3.5 膜法脱硝运行现状

(1)目前膜法脱硝装置的设计能力为660 kg/h，装机容量为539.5 kW，实际运行量为300～350 kg/h。系统总在线负荷为680 kW，设计脱硝消电量为0.65 kW·h/kg，实际运行约消耗2 kW·h/kg。

(2)受TOC的影响，目前每年更换1次纳滤膜，费用约100万元/套，3套膜约需300万元。

(3)若提升系统用卤量，须投资扩建1套脱硝能力至少为660 kg/h的装置，预期投入费用约为700万元，并持续增加脱硫酸钠的运行费用。

4 当前备选的MVR工艺路线

4.1 备选工艺路线及综合运行成本

为实现上述目标，重庆映天辉技术部门提出了5个待选方案进行比选，如表1所示。

表1 备选工艺路线及综合运行成本

4.2 工艺路线复合型遴选建议

(1)方案1参照当前工艺，投资最小；方案2拟考虑浓缩排TOC；方案3参照MDI原配套MVR项目工艺，拟考虑浓缩排TOC，并为新项目提供元明粉。目前，重庆映天辉氯碱系统蒸发总水量为88～95 t/h，选择方案1、方案2或方案3，蒸发能力均为60 t/h，均会导致单套系统不满足生产需要，两套系统长期处于低负荷运行，同时会增加脱硝费用，总体经济效果不佳，建议不选用。

在社会各个领域中，人们都离不开电力的使用，所以电力企业成为我国经济发展的主要支柱。然而对电力系统及技术具有很高的要求，电力设备的数量庞大，样式非常多，在一定程度上会出现问题，给相关工作人员在管理和维护的过程中造成阻碍。如果工作人员操作失误，很容易出现安全事故，不仅对人们的安全造成严重威胁，还会给企业带来严重的经济损失。因此，提高电力系统变电运行的管理是非常重要的。

(2)方案4 采用MDI原配套MVR项目工艺，拟考虑浓缩排TOC，并为新项目提供元明粉。该方案基本满足当前装置的需求能力，在操作弹性范围(50%～110%)内，运行至满负荷基本满足1套(80 t/h) MVR装置生产 ，可以停运当前MVR装置，且满足后期项目较高纯度芒硝的需求。但方案4与之前的其他方案类似，须同步新建脱硝装置，从而会产生较高的脱硝运行费用，且纳滤膜运行能力不稳定，建议不选用。

(3)方案5参照某类似MVR项目成功工艺，拟考虑浓缩排TOC，并淘汰当前膜法脱硝装置，改用热法脱硝工艺。

该方案运行至满负荷，基本满足1套(80 t/h) MVR生产 装置。可以停运当前MVR装置，且满足后期项目对较高纯度芒硝的需求。通过1套(80 t/h) MVR装置盐硝联产，同时停运现有MVR装置(60 t/h)和膜法脱硝装置，可使建设费用及运行成本降至最低。

(4)综上所述，重点考虑选用方案5。

4.3 选用方案5的优势

(1)利用1套闲置MVR装置，整合现有MVR装置，减免了两套装置低负荷运行成本，为后续区域盐酸一体化营销战略作铺垫。

(2)省去二次投入700万元建设膜法脱硝装置；利用盐硝联产工艺替代了当前受TOC影响较大的膜法脱硝工艺，促进了脱硝装置的稳定运行。

(3)采用盐硝联产工艺，可以利用排浓缩液的方式，及时除去影响离子膜运行的I-，有利于稳定离子膜的运行效率。

(4)利用盐硝联产工艺，在排I-过程中，能够将系统浓缩的氯酸钠以200～300 kg/h的量排出系统，直接降低当前氯酸盐装置的运行成本(运行费用约800万元/a，加上酸碱蒸汽消耗的费用)。

(6)产能扩大后，装置的保险系数增加，稳定性增强。当一套装置故障时，另一套装置还有60 t/h的蒸发处置能力。

(7)利用盐硝联产能够为当前正在建设中的晶须硫酸钙提供质量分数为98%的芒硝。

(8)能够实现装置富余蒸汽的利用价值，利用富余蒸汽成本，冲减了膜法脱硝的运行成本和换膜投入的成本。

5 效益

5.1 项目建设符合国家产业政策

本项目属于《产业结构调整指导目录(2011年版)(2013年修正)》[1]中鼓励类第三十八条“环境保护与资源节约综合利用”第23款规定的“节能、节水、节材环保及资源综合利用等技术开发、应用及设备制造”。项目建设符合国家产业政策。

5.2 适应区域产业发展的需要

拟建项目所在的重庆长寿化工园区由天然气化工区、石油化工区、精细化工区及化工材料区组成，是集天然气化工、石油化工、生物化工及新材料四大产业于一体的综合性化工园区，是国家循环经济试点园区。

该项目的建设可提高对于园区重点项目MDI一体化项目废盐水的处置能力，适应区域产业发展的需要。

5.3 提高抗风险能力

新建MVR装置产能、盐硝联产工艺，有利于提升装置的整体稳定性，有助于保障MVR的稳定性和提升对MDI淡盐水的处置能力、操作弹性及抗风险能力。

5.4 适应建设单位产业链发展的需要

本项目建成投产后，实现全卤制碱的同时能够解决系统硫酸根富集问题。重庆映天辉不再二次投资扩建膜法脱硝装置，可解决盐水系统TOC、氯酸钠、I-等富集问题。配合重庆映天辉晶须硫酸钙项目，能够提供合格的硫酸钠。

5.5 有利于提高企业的经济效益

本项目建成后，利用整合现有MVR装置，减免了两套装置低负荷运行成本，能够实现装置富余蒸汽的利用价值。有利于重庆映天辉降低运营成本，有利于将其技术优势转化为经济优势，扩大企业的经济规模，提高企业的经济效益。

6 结语

(1)结合目前膜法脱硝装置的改造、硫酸钙项目的需求，考虑配套项目设备的有效利用，重庆映天辉选择盐硝联产工艺，并对MDI配套项目设备进行综合改造，重新设计工艺以满足MVR建成后全卤制碱的需求。项目建成后，将有助于满足重庆映天辉当前发展的整体需求，同时解决TOC对脱硝系统SRO膜的影响。新建MVR装置产能、盐硝联产工艺，有利于提升装置的整体稳定性。

(2)鉴于当前MVR、膜法脱硝、TOC等综合情况，氯碱装置在此技术上进行新建盐硝联产MVR工艺已不再是简单的全卤制碱优化，此次改造的更大价值在于解决盐水系统杂质富集(TOC、I-、氯酸钠)、高消耗，以及解决脱硝不稳定的问题。MDI项目废盐水长周期稳定使用，会改善电解槽运行环境，是对盐水处理工艺综合性技术的升级和优化。

[1] 国家发展改革委.《国家发展改革委关于修改<产业结构调整指导目录(2011年本)>有关条款的决定》修正[N/OL].(2013-02-16)[2013-02-28].http://www.whdpc.gov.cn/art/2013/2/28/art_4123_291406.html.

[编辑：费红丽]

Process selection in energy-saving reconstruction item for MVR salt and sodium sulfate coproduction

LIGuoxiao,DUANChengyi,ZENGYongshou

(Chongqing Wintinwe Chlor-Alkali Chemical Co., Ltd., Chongqing 401221, China)

brine refining; MVR; salt and sodium sulfate coproduction; heat-process sulfate removal; iodine enrichment; sodium sulfate; TOC

The necessity of building MVR salt and sodium sulfate coproduction item was analyzed from the aspects of building background, aims and basis. The advantages and disadvantages of different processes for reaching expected aims were analyzed. The processes included caustic production totally from bittern, removal of sodium sulfate by heat process, enrichment of I-, and coproduction of anhydrous sodium sulfate. The comprehensive operation cost after the item was built was compared and the social benefits were analyzed. New ideas were proposed to treat impurities contained in brine and to concentrate brine for the salt and sodium sulfate coproduction item.

2017-02-07，段成义，曾永寿

TQ114.261

B

1008-133X(2017)03-0009-04

*[作者简介] 李国骁(1984—)，男，2014年毕业于重庆理工大学，一直从事生产管理工作，现任重庆市映天辉氯碱化工有限公司总经理助理。