1 0万t/a离子膜烧碱装置部分优化总结

2013-08-15孙中耀李宝琨

中国氯碱 2013年11期

孙中耀，李宝琨

（东明万海氯碱化工有限公司，山东菏泽 274500）

东明万海氯碱化工有限公司现有装置规模10万t/a离子膜烧碱，配套公用工程及储运系统。一期5万t/a烧碱装置于2008年5月开车一次成功并投入运行；二期5万t/a烧碱装置于2009年8月投产。经过几年运行，装置进行了部分优化和改造，装置运行的稳定性和技术经济指标都有很大提高。

1 原料优化及资源利用

1.1 矿盐代替海盐

烧碱装置运行初期，原料全部为海盐。万海氯碱采用“皮带机+刮板机”的输送方式将海盐送至化盐桶用于一次盐水，但海盐中的硫酸根及钙离子含量较高，造成氯化钡和碳酸钠的大量消耗，且日常生产中存在不能满足烧碱装置额定负荷下用盐水的情况。为了解决此问题，该公司因地制宜，开始利用周边盐厂所生产的矿盐制作一次盐水。但由于矿盐颗粒较小，呈粉末状，在皮带机上易潮解并附着在表面，易造成皮带机下料口堵塞，无法正常上盐。为解决此问题，2011年5月，投资建设半地下化盐池系统并一次投用成功，甩掉了原始的“皮带机+刮板机”输送海盐的上盐系统，不但降低了上盐系统的电力消耗，同时化工辅料中碳酸钠消耗不到原来的1/2。

1.2 氢气回收利用

离子膜法制烧碱工艺中富产的高纯度氢气（99.99%），具有纯度高、杂质少等优点，在原始开工初期，只有极少量氢气用于高纯盐酸合成，其余均放空。依托东明石化千万吨级炼油基础，该公司于2009年3月建成氢气回收装置，将多余的氢气送至炼油板块，用于汽油、柴油加氢及聚丙烯生产，年回收氢气约两千万标方。经过增设氢气回收利用设施，不但避免了氢气放空，减少了氢气着火发生的可能，实现了氢气的零排放，还做到了资源综合利用，每年为公司增收3 900多万元。

2 流程优化

2.1 一、二期淡盐水分开控制，单期进膜法脱硝装置

为了摆脱钡离子对离子膜的危害，消除氯化钡溶液配制过程中对人体的可能损害和造成环境的污染，万海氯碱引进了膜法脱硝技术。整套膜法脱硝装置采用滨化布莱恩的脱硝工艺，装置设计处理能力为320 kg/h（以Na2SO4计）。

改造前，一、二期电解装置生产中所产生的淡盐水共用一条管线，都进入膜脱硝装置盐水高位槽，由于膜法脱硝工艺要求进入MRO膜的淡盐水中游离氯含量为0，造成淡盐水化学脱氯中辅料亚硫酸钠的大量消耗。经过实验分析，万海氯碱通过增设一条淡盐水管线，把一、二期淡盐水分开控制，一路无游离氯后进入膜脱硝装置，另一路含有少量游离氯的淡盐水直接去配水罐。此举不仅能够满足膜脱硝装置的正常盐水处理量，而且可减少亚硫酸钠消耗。

2.2 开工碱线与成品碱线改造

改造前一、二期电解装置共用一条成品碱线和一条开工碱线。成品碱线是将电解生产的32%烧碱直接送至烧碱罐区，做商品碱外卖；开工碱线是将烧碱罐区32%的烧碱送回电解装置，供电解槽停工降温、电解槽碱液置换等情况时使用。

由于生产中有时存在一、二期不同时运行的情况，例如，电解一期正常运行，电解二期处于停车封槽状态，共用一条管道已影响生产的协调及产品的合格。通过在一、二期阴极液泵出口与开工碱线、成品碱线之间增加跨线，实现了一、二期碱液自由收发，同时，实现了单期碱液可直接供另一期使用的目的，而且，可由电解岗位人员内部进行碱液收发。通过改造，减少了协调难度，优化了生产组织方案，大大缩短了开工周期。

3 节能优化

3.1 再生废水回收利用

由于离子膜烧碱装置对盐水的质量要求极高，尤其要确保二次精制所生产的超精盐水质量合格。故每隔一定时间需对盐水二次精制树脂塔进行再生，其再生废水中含有大量的NaCl。如果把这部分再生废水外甩，既浪费原盐，又不符合环保要求，对再生废水回收利用就成为解决此问题的唯一方法。万海氯碱经过数次对再生废水的分析，未发现重金属及微量元素超标现象。通过对再生废水的回收利用，既降低了原盐消耗，又节省了新鲜水，现盐水系统各指标正常。

3.2 蒸汽冷凝水回收利用

离子膜烧碱装置所消耗的蒸汽主要用于盐水和电解槽循环碱的加热，万海氯碱蒸汽用于加热的换热器有4处，即化盐水换热器、进树脂塔盐水换热器、一期循环碱换热器和二期循环碱换热器。

万海氯碱日消耗蒸汽约70 t，为充分利用这部分冷凝水及冷凝水所含余热，通过管道将冷凝水收集于一个约4 m3的热水罐中，当热水罐内回收水达到一定液位时，通过自控系统用泵将冷凝水输送至亚硫酸钠配制、碳酸钠配制、板框压滤机盐泥冲洗、膜脱硝装置热水罐及化盐配水罐等装置。

4 安全环保优化

4.1 液氯槽车充装泄压流程改造

该公司液氯充装抽真空系统采用液环泵，其液环介质为浓度≥95%的浓硫酸。液氯充装分为液氯钢瓶充装和液氯槽车充装。液氯槽车内氯气压力在0.3～0.6 MPa，为便于充装需泄掉槽车内部分压力，槽车内氯气经气相线至液环泵入口，而后经液环泵进入废气吸收系统。氯气经过液环泵与浓硫酸接触，造成浓硫酸被带至后路系统，出现碳钢管腐蚀的情况，造成次氯酸钠溶液变红。在泄放槽车内氯气的同时，氯气经液环泵入口分配台反串至液氯钢瓶抽真空管线内，此时，需关闭所有液氯钢瓶抽真空阀门，否则造成氯气外溢。

经过改造，新增液氯槽车泄压管线，直接接至液化泵出口气液分离器顶部，槽车泄放的氯气绕过液环泵中的浓硫酸。另外对液环泵出口管线进行材质更换，更换为非金属管线，并在废气吸收装置前增加了缓冲罐，避免浓硫酸被携带的情况，同时，解决了因排放槽车内的氯气而影响液氯钢瓶充装进度的问题。

4.2 氯气总管正负压水封补水管线改造

烧碱装置氯气总管的正负压水封在保证电解槽阳极侧压力的稳定、避免离子膜因压力波动造成损伤起着至关重要的作用，正负压水封的补水管线来自氯水槽，由氯水槽内的氯水进行补给。在日常运行过程中出现过因负压水封内水少而造成氯气外溢的情况，后又接新鲜水临时管线至负压水封，仍未能有效解决此问题。

经现场排查，发现原正负压水封补水的管线接头处处于氯水泵出口自控阀后，当氯水槽液位低时，氯水泵内的氯水就不再外送，此种情况下，正负压水封就得不到有效补水，当氯气系统压力由低变高时，负压水封则需及时补水，否则，可能因压力波动造成氯气外溢。经过将补水管线由自控阀后移到氯水泵出口分配台上的技术改造，没有再发生类似事件。