烧碱生产中节能技术分析

2016-03-13王潇内蒙古工大华远工程技术有限公司内蒙古呼和浩特010020

化工管理 2016年36期

王潇(内蒙古工大华远工程技术有限公司，内蒙古呼和浩特 010020)

烧碱生产中节能技术分析

王潇(内蒙古工大华远工程技术有限公司，内蒙古呼和浩特 010020)

随着社会的发展、技术的进步，迫切要求着经济增长方式的转变。目前，在烧碱生产过程中，许多工艺技术的应用已经无法跟上时代发展的脚步，因而，迫切需要转向经济增长方式、变革生产工艺流程。当前在烧碱生产中突出存在的问题，具体表现为设备的液位、压力由回流泵、出口自控阀控制等环节，技术较落后，进而造成大量能源的过度消耗、30%以上的动力电被浪费在回流上。基于此，本课题关于烧碱生产节能技术的研究，充分利用变频技术、通过变频调整泵的转速，以此来达到控制设备的液位、压力的目的，从源头上控制高能耗的生产方式。对此，本文提出了一种离子膜法工艺，该生产工艺，综合能耗低、产品质量高，对环境造成的污染也比较小，已然成为了当下许多企业重点关注和引进的一项节能工艺。

烧碱;生产;节能技术

本文着重探讨分析离子膜电解法在烧碱生产过程中的工艺应用，从全过程管理控制的视角探寻出降低烧碱生产能源消耗、成本节约的对策方法。

1 烧碱生产工艺与设备

关于烧碱生产工艺与设备，主要是指在生产过程中的多道工序，包括二次盐水、一次盐水、氯氢处理以及电解等。对于烧碱企业来说，企业主要生产的就是盐酸、烧碱或者是液氯等产品，在生产过程中，所需要使用到的设备主要是二合一蒸汽合成炉、离子膜电解槽、氯气透平机。其中，二合一蒸汽合成炉需要6台，离子膜电解槽需要8台，氯气透平机需要1台。

2 烧碱生产工艺分析

2.1 一次盐水生产工序

在烧碱生产工艺的全过程中，一次盐水生产工序是第一道工序，这一环节比较关键。在实际操作实施上，主要是通过离子膜电解工序来获取到生产所需要的淡盐水。在获取淡盐水这一环节，一般需要经过澄清桶运用钡法将一些二氧化硫去除掉，之后再和其他淡盐水、深井水等放在一起置入到专用的化盐水的存储罐内。根据业内相关的实验研究充分证明了，化盐水桶内，化盐水一旦接触到盐层，在短时间内会得到饱和粗盐水，之后其将足量的氢氧化钠加入到桶内，与粗盐水会发生化学反应，再反应之后，通过泵打入粗盐水加压溶气罐，待完全溶气之后，方可将三氯化铁放入桶内，紧接着进入到预处理环节。在预处理器中，之前大量的Mg2+化合物会被去除掉，包括其中的一些化学杂质都会被去除掉，紧接着将其装进到反应罐内，并在第一时间加入碳酸钠化学物，两者会再一次发生反应，反应过后会流入到HVM膜的过滤器的内部位置。在过滤器里，包括Ca2+、Mg2+等化合物，以及一些机械杂质，会被清除掉。到了这一步，待加入足量盐酸、亚硫酸钠来进一步调节pH值，并将游离氯去除干净，便可送入到二次盐水精制工序。

2.2 二次盐水和制碱工序

一次盐水生产工序完成之后，进入到二次盐水精制工序，即送入到精盐水高位槽，紧接着进入到电解槽。当盐水进入到阳极室电解工序，便会产出湿氯气，下一步就是送往到氯气处理系统。之前的淡盐水一部分经氯酸盐分解装置除去氯酸盐后，其便会与其他部分淡盐水融合在一起，并一起进入到脱氧塔，待脱氧完毕之后会立即送到一次盐水工序。上述是阳极室电解工序，而阴极室电解工序中，所产生的湿氯气，也会被送往氯气处理系统，即32%的烧碱一部分去阴极液循环槽，另外一部分烧碱，则继续送往到蒸发工序，让其进一步生产出高浓度的碱，而最后剩余的那一部分，则送往到烧碱中间槽。

2.3 蒸发工序

当一次盐水工序、二次盐水工序完成后，即将进入到蒸发工序。在这里来了解认识一下蒸发装置。在蒸发装置的设计上，选用的是瑞典阿法拉伐三效逆流工艺，整个碱液流程如下：首先，当离子膜电解工序送至的32%的烧碱通过上料泵之后，它会进入到III效板式蒸发器这一环节，待被蒸发处理后，紧接着会被进入到III效分离器，将浓缩碱液从分离器分离，从底部分离出来，再通过送料泵经过2个预热器（换热）后，再一次进入到II效蒸发器（流程如上），蒸发后进入到II效分离器，浓缩碱液再一次从分离器的底部分离出来。之后再次通过浓缩碱泵，经过2个预热器（换热）加热处理之后，之中进入到I效蒸发器，待蒸发处理后，浓缩碱液从分离器底部出来。

2.4 氯氢处理工序

在氯氢处理工序这一环节，将之前由电解来的高温湿氯气放入到洗涤塔、钛管冷却器、水雾捕集器、干燥塔、酸雾捕集器后，紧接着进入到透平机对其加压处理。加压处理完毕之后，再将其分别送至液氯、HCI合成工序。电解来的高温湿氢气经一级冷却器冷却进入氢气压缩机加压,再经二级冷却器冷却及水雾捕集器脱水后送至HCl合成工序或排空。而之前来自于透平机的干氯气在经过（氯气高压机组）加压处理之后，最终进入到液化器。化液处理之后又进入到液氯贮槽，对其进行包装处理，液化尾气则送入到HCI合成工序。经过HCI合成工序送至到合成岗位的氯气，开始进入到炉前阻火器，之后再进入到合成炉。进入到炉内的液化尾气与之前氯氢工序送来的原氯，在炉内按照事先设置好的比例开始燃烧。

3 节能技术改造

3.1 节水技术改造

综合考虑到以往烧碱生产过程中可能存在的一些工艺缺陷，决定对部分生产环节工艺技术加以改进、调整。首先需要关注的是对节水技术的改造。例如，一次盐水工序泵的冷却水变成了深井水，其排放量按照2m3/h的标准来进行，可以将制碱工序泵的冷却水改变为纯净水，在排放量标准设定上，可以按照4m3/h的标准来进行。此外，在蒸发工序泵这一工艺环节，也需要加以调整，可以将之前的冷却水也改为深井水，并将排放量设定为1m3/h。值得注意的是，上述一次盐水工序泵、制碱工序泵、蒸发工序泵，这些盐水均外排，在这种局面下，一次盐水则需要不断补充深井水，因而造成大量的水资源被浪费掉。考虑到这一点，在节水技术改造中，比如，一次盐水、制碱、蒸发界区，这些区域内，全部增设回收水池、回收水泵。如此一来，便可将每一道工序泵的冷却水在使用后全部回收到回收水池内，之后再经过回收水泵将水送至到一次盐水的盐泥池内。水达到盐泥池后会先洗泥，经滤机来处理。其中，过滤后的清液会回收至化盐水贮罐内，持续性的起到化盐的效果，在这种工艺应用环境下，不仅减少了一次盐水的补水量，同时还可以最大限度降低每一道工艺对原盐的消耗，很好的避免了物料的过度浪费，环保效益也较良好。

3.2 一次盐水工序

上述简单介绍了节水技术的改造，其中也提到了一次盐水工序这一环节。在一次盐水工序节能技术改造中，需要对原设计总一次盐水泵流量适当调整。在原设计中的一次盐水泵，其流量的大小主要受到泵出口自控阀的控制，它主要是通过过滤盐水槽液位实现的连锁控制。所以，基于这一点，我们可以专门从过滤盐水槽液位这一环来考虑，比如可以采用由泵变频来实现对过滤盐水槽液位的连锁控制。在具体的工序设计与调整上，例如在采用变频控制的时候，最好在一次盐水槽前加入盐酸及亚硫酸钠,避免在过滤盐水槽液位变化调整泵变频时,因盐水流量的变化使盐酸和亚硫酸钠的加入量调整不及时造成盐水品质不合格。

3.3 制碱工序

在制碱工序这一环节，主要考虑到原设计中稀盐酸泵流量的问题，因为它（泵流量）是由泵出口压力和回流阀门来实现的手动控制，在这种情况下，时效性就相对比较差一些。从另一个方向来看，一旦泵出口压力控制较高，各加酸点能够保证稳定的用酸量，但是，这种局面不会长久，因为长期处于较高的压力水平下，该工序酸管道很容易出现泄漏的情况；相反，如果控制泵出口压力水平偏低的话，在树脂塔酸洗的时候，必须加大酸的使用量，在这种情况下，势必会影响到内部其他的盐酸流量。一旦调整不够及时，那么将会严重的影响到电解槽加酸量，相应的一旦加酸量被降低或者短时间内无法满足要求，会因为氯气量的减少造成整个氯气系统的压力剧烈波动。总体上来看，上述提到的两种情况，归根到底还是对工序系统控制的问题，所以，只需要设定合适的泵出口压力，无论是用酸量减少还是增加，整个盐酸管路的流量及压力水平均可以维持在一个稳定的状态，更重要的是，实现了自动化控制，可以最大限度的达到节能用电的目的。

3.4 氯处理工序

在氯处理工序这一环节，在第二部分工艺分析的过程中也提到过了，原设计中氯水泵出口率水的一部分是作为氯气洗涤塔循环水，而剩余的水则被送往到淡盐水脱氧工序。在整个过程中，从洗涤塔液位一直到脱氧工序管线，全部受到自控阀开度控制。考虑到这一点，以及潜在的一些问题与技术缺陷，我们可以给氯气泵电动机增加一个变频器，以此来加强对洗涤塔液位的全过程控制。如此一来，不仅节能环保，还可以维护整个系统良好运行下去。

其中，需要特别注意的是稀硫酸循环泵，因为在原系统设计中，稀硫酸循环泵出口硫酸，一部分主要是作为干燥塔填料段循环硫酸，而其余剩下的部分，全部是通过自控阀来送往到稀硫酸贮罐外销。因此，需要适当调整干燥塔液位到稀硫酸贮罐管线这一阶段的控制，改变原有的泵出口压力、回流阀门的手动控制。采用变频器来实现对碱液循环量的总体控制，并适时调整变频来满足对碱液循环量增减的目的。如此一来，不仅有效的保障了每一道工艺生产对原料的实需求量，并且还可以节约至少35%的动力电。