氯碱生产中节能降耗措施的应用

李 莉，易遵勇

（新疆圣雄氯碱有限公司，新疆 吐鲁番 838100）

新疆圣雄氯碱有限公司（以下简称圣雄氯碱）主要产品为50万t/aPVC和40万t/a离子膜烧碱，其中离子膜电解槽采用UHDENORA复极式BM 2.7-204-V5b-40（1/0.55）型电解槽，该型号电解槽以其独特的先进性，有独立的单元槽且在使用寿命之内导电条也不需要任何维修，电流通过电流传导部件及支撑板传到电极上，电流密度分布均匀，电流路程短，从而保证单位电耗很低，总共有两条线生产，一期装置自2013年3月开车生产以来已经运行5年，电解直流电单耗约为2 224.06 kW·h/t，节能效果较好。在满负荷生产下，总耗水量约320 m3/h，在整个公司水资源使用上占有很大比例。圣雄氯碱处于新疆吐鲁番地区，水资源有限，再加上国家提倡清洁生产，降低水资源消耗也是企业生存和高效益发展的重大课题之一。因此，圣雄氯碱在全厂范围内大力开展节能降耗项目的实施，目前取得了不错的效益，既节约了能源，同时也降低了“三废”的排放，创造了很多有形和无形的经济效益。

1 氯碱行业实施节能降耗的意义

氯碱行业本就是高能耗、高污染的行业，创建节能绿色氯碱企业，推行清洁生产，减少污染排放，从而降低生产成本，已成为氯碱企业生存和发展、提高经济效益、实现可持续发展的根本保证。作为节能减排的重点行业，怎样实现在当下安全环保双重压力下增创效益，必须从系统的发展的眼光去考虑未来氯碱行业的趋势。企业的效益一方面来源于安全生产、发展循环经济，以最小的投入、最低的污染、生产出最优质的产品才是当下氯碱行业的长久发展之道。从企业自身来说，就是要在生产过程中有效节水、节电、降低蒸汽耗、节约资源，提高单位能源综合利用率。进而提升企业自身竞争力。

2 公司采取的节能降耗措施

2．1 机封水回用项目

（1）烧碱界区原设计蒸发工序机泵机封水为敞开式循环，机封水冷却机泵后，最终收集至工艺冷凝液槽送至动力车间，经制纯水工序，重新制成纯水，中间没有二次利用，造成机封水使用成本一直居高不下。电解工序机泵机封水流至地沟后通过地下管网排至动力废水收集池，高质水的低质使用。针对蒸发工序机封水敞开式循环，经工艺变更和小改造，将所有蒸发工序机泵机封水回收至新的机封水收集槽，并且安装液位自控和在线pH值计，以便更好的检测水质和以防断流烧坏机封，后经板换用循环水冷却后重新送至各机泵冷却机封，循环使用减少了机封水的生产成本。

（2）针对电解工序机泵外排情况，在电解工序内开挖一处水收集槽，将所有的机封回收和阴阳极取样残液均回收至此地沟后通过阳极液排放泵继续送到电解淡盐水系统，最终送到一次盐水化盐工序使用。同时将离子膜电解过程中盐水升温的板式换热器产生的蒸汽冷凝水作为纯水送至氯化氢合成炉汽包供水使用，为避免板式换热器含盐结晶，堵塞仪表及管线，在管道上加装在线pH值检测仪进行实时监测，异常时切出系统，提高了冷凝水的安全使用率。

2.2 余热回用项目

（1）电解一次盐水碳酸钠助剂配置原设计使用生产水和低压蒸汽来加热后进行配置。因烧碱车间生产的二次工艺凝液温度约70℃，后经改造，将烧碱冷凝液送到一次盐水配置助剂，省去了生产水和低压蒸汽的用量，每天节约蒸汽2 t，节约生产水140 t，同时解决了烧碱蒸汽凝液的处理。

（2）氯乙烯转化热水改造项目。项目改造前电解车间使用低压蒸汽对一次盐水化盐水进行升温，蒸汽消耗约为4.97 t/h，每年使用蒸汽39 760 t。与此同时，氯乙烯车间转化热水富余热量外排，造成资源浪费。

经过论证计算，氯乙烯转化热水可用作电解一次盐水化盐，利用原蒸汽板换，通过氯乙烯转化热水泵出口配管至一次盐水，经过换热后回水回至氯乙烯界区循环使用，2017年9月18日此项目投用，成功利用富余转化余热代替低压蒸汽，在保证一次盐水化盐热量足够的同时，氯乙烯仅需每小时通入2 t蒸汽，就可保证热水槽温度。综合计算每年可节约蒸汽23 760 t，节约201.96万元，减去二段热水泵电耗38.4（万元），每年可节约费用163.86（万元）。改造完成后操作更加方便，化盐系统稳定，达到了预期效果。

2．3 动力混床再生废水回收化盐项目

（1）动力车间混床再生废水由于含氯根，前期直接送至乙炔发生器使用，但是由于产生的电石渣中带有氯根高，影响后续电石渣制成水泥的产品品质，所以将此再生废水配管连接至电解一次盐水化盐配水槽，经过质检检测分析，此水有机物和氨氮等指标均在电解化盐水要求指标范围内，后要求动力纯水站将此废水pH值调节至≥8后送电解化盐，既解决了高氯根水的使用，还降低了化盐用水量和一次盐水的稳定生产。自改造后，每日平均15 m3水至电解车间使用。

（2）针对烧碱车间冲洗碱锅使用大量生产水的情况，经过工艺变更，将蒸发工序工艺冷凝液引到片碱工序，使用工艺冷凝液冲洗碱锅和配制蔗糖溶液，由于工艺冷凝液是70℃左右的热水，既可以提高冲洗碱锅和配制蔗糖溶液的效率，又可以减少生产水使用成本。

3 工艺优化

3．1 出电解槽氯气工艺的改造优化

一期离子膜电解槽出槽的湿氯气原为直接进入氯气洗涤塔，在装置运行的五年中，曾由于氯气酸雾捕集器堵塞，导致压差过高，进氯气压缩机负压增大，造成装置五次停车，氯中含盐过高导致酸雾捕集器的压差大，并且氯中含盐过高严重影响氯气冷却及干燥系统，严重制约着装置的平稳运行及装置负荷的提升。经过一系列调查分析，发现造成压差高的原因为氯气中含有从电解槽出来的大量盐雾积聚在酸雾补集器滤芯处，造成压差增大。后经过论证计算，设计一套专门进行盐雾洗脱的氯气洗涤塔，氯气与洗涤液逆向接触，洗涤液冷却后循环进入，以此来洗脱氯气中盐分。此项改造于2017年，投用后效果良好，优化后氯气冷却器出口温度控制在13.00℃左右，随着氯气温度的下降，干燥单元的能耗也降低，达到同样含水指标时（目前指标定为≤60 mg/L），硫酸的消耗从16 kg/t减少至12 kg/t，大大降低了生产成本。

3．2 氯酸盐反应槽氯气的优化

电解装置出槽淡盐水的氯酸盐去除装置采用低压蒸汽直通至氯酸盐反应槽底部，通过加酸发生反应后产生的氯气由气相管道并入电解槽产生的氯气总管中，相比较其他工艺将氯酸盐产生氯气送至废氯系统，此种方法提高了氯气的利用率，降低生产过程中次氯酸钠的产生量。其次，氯酸盐系统属于独立运转系统，如果出现异常可以切出系统后进行维修，所以在氯酸盐反应槽底部预留口处连接一根管线至废氯系统，在氯酸盐反应槽切出系统时候通过此管线进行微负压操作，不仅防止停槽后氯气外溢造成环境污染，同时降低了原氯的浪费。

3．3 公用工程介质的梯级利用

电解车间一次盐水化盐产生的盐泥通过上下排泥操作排至渣池，原设计通过公用工程站送来的压缩空气进行搅拌，而压缩空气是经过动力车间空压机组微风量干燥后的高质空气，同时渣池需要的压缩空气为低压大通量，而且不需要干燥，压缩空气使用在渣池属于高质低用，经过统筹考虑，决定新增两台罗茨风机供渣池使用，进而降低压缩空气的成本，做到节能降耗。

3．4 冷冻脱硝工艺的优化

膜法除硝采用的是传统的工艺，利用压缩机使氟利昂与盐水换热后系统浓硝盐水通过冷冻法将硫酸根以芒硝的形式与浓硝盐水分离，随着装置的提产，冷冻单元冷量也需要增加，但是原有脱硝装置因设计产量不够，冷冻机组无法很好地降低脱硝系统的温度，经过对全厂综合考虑，在氯乙烯界区有富余的0℃水可以供应至脱硝系统，由此再无需另外增加一台冷冻机组来弥补装置设计产能不足，此种方法经过论证比较简单，铺设冷冻上水和回水管线再加一台板式换热器就可以解决此瓶颈问题，在项目施工完成后，脱硝系统运行稳定，此方法不但充分利用的富余的冷冻水资源，同时降低脱硝冷冻机组的负荷。

4 结语

公司近年来致力于工艺优化与技术改造，从源头治理中间过程管控到产品输出都做了大量工作，公司每年都实施节能降耗精细化操作细则，将工艺指标（尤其是能耗指标）控制为最优化进行窄幅控制，并且制定详细的能耗指标考核机制，使得全员有意识地参与节能降耗工作，后续公司还将从装置本质设计方面考虑着手，淘汰使用落后电机，对标先进行业工艺和装备，针对降低树脂塔再生频次高能耗的离子膜电解槽进行零极距改造、全工业园区大联动将电石炉产生的尾气送至烧碱界区燃烧，替代一部分原煤加热熔盐炉生产片碱项目、用厂区余热替代盐水加热系统蒸汽来升温项目等一系列技改措施，保证全厂水电汽处于综合平衡的最佳状态，使得公司在节能降耗工作方面更上新台阶。