6万t/a离子膜烧碱装置竣工总结

2012-08-16丁紫芹邱满意

中国氯碱 2012年8期

刘原，丁紫芹，邱满意，李斌

（江苏扬农化工集团有限公司，江苏扬州 225009）

江苏扬农化工集团公司下属瑞祥公司6万t/a离子膜烧碱项目2007年立项，离子膜工程土建部分由长沙设计院沈阳分院设计，工艺部分由蓝星北化机设计院设计。受2008年世界金融危机的影响，2009年9月方进入设计论证阶段，2010年3月，项目进入施工阶段，2011年1月22日投入运行，一次开车成功。2011年3月达到满负荷生产，安全稳定运行289天，直至年度大修，才进行了一次计划停车，运行产、质、耗指标均达到设计值。

1 运行情况小结

工程分为一次盐水、二次盐水、离子膜电解、氯氢处理、50%碱蒸发、膜法脱硝、液氯扩建、高纯酸制备、盐碱输送仓储共计9个单元。尚有液氯扩建、高纯酸制备、盐碱输送仓储公用工程部分。

1.1 一次盐水

一次盐水部分由该公司自行组织设计、组织施工。采用瑞士Drm膜过滤器工艺，并采用两级Drm膜串联，一级盐水过滤后达到离子膜所需的质量指标，二级主要起把关作用。再配套大流量过滤器，在Drm过滤器发生故障时，也能保证了一次盐水质量的稳定、合格。

一次盐水原料采用金坛盐业集团精制卤水，补充精制盐平衡生产。利用精卤水钙镁含量低、不易结垢的特性，采用蒸汽、热水预热，效果良好，充分回收废热资源，年节约加热用生蒸汽近一万吨。采用精制卤水，盐泥量大幅度减少，全年盐泥量不超过50 t，达到了清洁生产的目标。

1.2 二次盐水

二次盐水精制采用三塔工艺。3台树脂塔2台串联，1台静止等待。该工艺优于两塔工艺，为二次盐水的质量和系统稳定运行提供了保证。树脂塔再生废水分为酸性废水、碱性废水和盐水3种，解决了废水混合，一次盐水系统pH值不稳定的现象。

1.3 整流、电气部分

离子膜工程整流部分采用1台变压器带2台整流器工艺，与该公司现有35 kV高压供电和380 V低压供电配套，采用进口ABB双电源控制装置和不间断电源装置，保证离子膜供电的可靠。节能型整流变压器移相与原隔膜整流变系统配合，使整流的相数达到48相，有效降低了谐波对电网的污染，提高了供电质量。

电解槽增加了故障接地保护装置，保证了电槽的安全稳定运行。

整流控制系统将PLC和控制屏集中到每台控制柜内，减少了电缆的连接，使故障点大大减少，并将所有控制柜和配电柜全部集中在控制室内，减少了外部有害气体和高温的影响，保证安全运行。

整流采用先进的桥式大刀开关，便于安装，同时，当发生触头发热等故障时，可以在运行中带电拆下故障触头进行处理。全数字触发系统使可控硅整流器控制更加精准，可确保功率因数在0.9以上、整流效率为0.98、电流波动小于0.3%。

工艺设计对过滤盐水泵、阳极液循环泵、阴极液循环泵、高纯酸泵等重要的机泵采用了变频控制，取代调节阀，效果良好，不仅节能，而且保证了泵的稳定运行。过滤盐水泵配用45 kW电机，变频正常控制87%，全年约节电8万kW·h。

1.4 电解部分

电解槽采用北化机NBZ-2.7膜极距自然循环电解槽，交流电耗下降明显，运行3个月来，交流电耗为2 135 kW·h/t左右，远低于普通高电密电解槽，该公司一期6万t/a采用的伍迪电解槽运行3个月，同等电流密度下，交流电耗为2 320 kW·h/t左右。

电解槽2台采用杜邦NX-2030离子膜、2台采用旭化成F-6801膜。由于严格把关一次盐水质量，运行前3个月，4台电槽的槽电压基本没有增长。

1.5 氯氢部分

氯气干燥采用2台填料塔、1台填料和泡罩组合塔三塔串联工艺，氯气含水达到设计要求。氯气输送采用佶缔纳士氯气压缩机，单台满足10万t/a烧碱装置的氯气输送，不仅起到了节能效果，而且单台运行投资小、运行稳定、维护保养方便。

离子膜氢气系统与隔膜电解装置共用1个氢气柜，要求氢气输出压力与隔膜系统一致。为实现这一目的，增加了自动排空装置，与出口压力连锁。当压力高于氢气柜压力时，由自动排空调节；压力低时，则充氮保压。装置运行至今，离子膜、隔膜负荷调节均能保证系统压力安全、平稳。

事故氯处理装置多采用两塔串联吸收工艺。该公司因场地限制，采用一塔吸收工艺。为杜绝氯气外溢，碱循环泵、事故氯风机均处于热备用状态，并增加了碱高位槽，采用连锁控制，2台碱液循环泵同时停车，碱高位槽出口两位阀打开，碱液进入吸收塔，碱量保证可以吸收满负荷生产10 min产生的氯气量，随时应付突发事件。单塔设计保证氯气塔内停留时间大于12 s，保证氯气完全吸收。

1.6 脱氯盐水

脱氯系统采用了费尔泰克的液环真空泵，填料采用PVDF短阶梯环，取得了良好的脱氯效果。脱氯盐水经过冷却、调节pH值，满足了一次盐水膜法除硝的工艺要求。

氯水进脱氯系统的量不恒定，脱氯盐水所含游离氯有波动，对膜法除硝的稳定运行有一定影响。氯氢系统增加了氯水贮槽，氯水回脱氯系统通过贮槽液位连锁控制。调整氯水进脱氯系统恒流量，氯水增加一路管道分流，解决了脱氯盐水游离氯波动的情况。

1.7 膜法脱硝

膜法除硝是目前处理硫酸根成本最低、且没有三废的先进工艺。新建离子膜工程一般均配套膜法除硝。该公司采用天津威德泰科公司的处理硫酸根专用过滤膜。

膜法除硝对脱氯盐水质量要求高。要求游离氯含量为零，温度为40～50℃，pH值为4～7。碱性脱氯盐水通过加酸调节pH值。控制温度保证循环水的量就能够实现。游离氯超标，过滤膜会造成永久性损伤或失去过滤性能。增加1台亚硫酸钠中间槽，配制好的亚硫酸钠定期补充至中间槽，保证亚硫酸钠的浓度稳定。

膜法除硝调节pH值直接影响脱硝效果以及膜的性能。为保证游离氯的脱除效果，脱氯盐水必须先调节至碱性，控制pH值为9.5～10.5，脱氯盐水加碱工艺调整通过碱高位槽加碱，控制稳定的碱加入量，保证了pH值的稳定。然后，需要减小加酸量对pH值的影响，为此，增加了酸高位槽，酸浓度控制为5%左右，保证了酸加入量的恒定，pH值得到稳定控制。

1.8 仪表部分

离子膜DCS系统采用浙大中控WebField ECS-700，DCS系统承担了从一次盐水、二次盐水精制、电解、脱氯、氯处理、氢处理，到烧碱蒸发的所有工序全线自动控制。DCS系统完整地承担了树脂塔的程序控制而不需采用专用PLC，实现了包括电槽连锁、整流器升降负荷控制、树脂塔自动控制、复杂回路控制在内的全部控制要求，控制完全满足了工艺要求，使电解工序的所有生产过程得到优化控制，电解槽单元电压的监测装置实现了与PLC通讯，成功实现了各种离子膜工艺情况下的安全连锁保护。

1.9 50%烧碱

50%烧碱蒸发装置引用瑞士博特的工艺和主要设备，42%、50%碱的Ⅱ、Ⅲ效蒸发器引进博特设备，32%碱效由蓝星北化机加工，42%，50%碱泵均引进费尔泰克专用碱泵。设计产能为8万t/a，装置运行稳定，整套装置实现无人操作，DCS监控，达到了设计产能。

50%碱蒸发，采用博特的三效逆流工艺，电解槽出来的32%、80℃热碱直接进入Ⅰ效蒸发器，出系统50%碱的温度为55℃，系统带入热焓简单衡算，节约蒸汽近0.1 t/t100%碱。50%装置满负荷生产，中压蒸汽消耗为0.42 t/t100%碱，低于设计考核指标0.52 t/t100%碱，运行稳定，经济效益明显。

博特装置最大的特点是实现全自动无人操作，因而对蒸汽系统的要求高。该公司采用中压蒸汽减温增湿，稳定蒸汽的压力、温度，保证系统运行平稳，出效碱浓度保持为49.6%～50.4%。博特工艺的另一个特点是真空系统采用表面冷凝器，水系统pH值稳定在7.0～8.0，可以回收利用，节约了用水，减少排放，达到清洁生产的目标。