降低自用碱耗工艺探讨

祝辉年，黄小虎，董建刚，刘昌盛，刘江泽

(新疆中泰化学(集团)股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830009)

【节能与降耗】

降低自用碱耗工艺探讨

祝辉年，黄小虎，董建刚，刘昌盛，刘江泽

(新疆中泰化学(集团)股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830009)

烧碱；消耗；酸性淡盐水；氯酸盐；分解

通过技术改造回收氯酸盐分解后的强酸性淡盐水，用于中和电解后的淡盐水，以降低电解槽加酸量和脱氯自用碱的消耗量。

新疆中泰化学(集团)股份有限公司阜康能源有限公司(以下简称“阜康能源”)成立于2009年9月，现有80万t/a聚氯乙烯树脂、60万t/a离子膜法烧碱、配套60万kW发电机组及150万t/a电石渣制水泥生产装置。阜康能源坚持“绿色洁净生产，人与自然共融”的环保理念，大力推广资源节约和替代技术、能量梯级利用技术、废物利用和减排技术等，努力实现企业发展与资源、环境的和谐统一。

1 现状分析

阜康能源60万t/a烧碱分2套装置(每套装置有2条生产线,烧碱生产能力各为15万t/a)，全部采用氯工程公司n-BiTAC865型电解槽。其中2012年9月电解一期装置开车，11月二期装置开车。至目前，生产装置运行3年多，电解槽产生的副反应增多，出槽氯酸盐含量较高。现电解车间氯酸盐分解槽共4套(一期2套，二期2套)，淡盐水流量都在13 m3/h左右，加酸量保持在1 200 L/h，酸度为0.6～0.8 mol/L，氯酸盐分解率都在70%左右，效果较好。分解后的强酸性淡盐水直接送往脱氯系统脱除游离氯后，加碱中和，控制pH值在9～11，进行化学去除游离氯后，送往一次盐水化盐。

在整个电解过程中，自用碱主要用于树脂塔再生、树脂塔再生废水中和、加碱脱除游离氯。

(1)在装置电解电流为16.7 kA状态下，自用碱消耗量如表1所示。

表1 烧碱生产系统自用碱量统计表

由表1计算可得：第1季度，自用碱每月消耗量平均为980 t，其中脱氯用碱量为876 t，约占总用碱量的89%。

(2)2016年4月，一期装置氯酸盐分解槽检修没有投运，统计的碱总耗为160.33 t：其中树脂塔再生用碱21.43 t，脱氯用碱111.6 t，中和废水用碱27.3 t。因此，如果不投用氯酸盐分解槽，一二期每月自用碱共消耗320 t，其中脱氯用碱约230 t。

(3)氯酸盐分解槽加酸量与脱氯用碱量的计算。

每条生产线氯酸盐分解槽的加酸量按1 200 L/h计算，则4条生产线加酸量为4 800 L/h；氯酸盐分解槽每条生产线淡盐水量按13 m3/h进入脱氯塔，出塔中和成pH值为9～11的淡盐水的过碱量按0.2 g/L计算，须加碱量[1]计算如下。

一期A线2016年3月酸度为0.665 mol/L，一期B线2016年1—3月平均酸度为0.663 mol/L，二期A线2016年1—3月平均酸度为0.605 mol/L，二期B线2016年1—3月平均酸度为0.630 mol/L。平均酸度以0.632 mol/L计，进脱氯塔后中和为0.2 g/L的碱度(0.005 mol/L)的氯酸盐分解槽的盐水量为13 m3/h。

13 m3/h×(0.632+0.005) mol/L×1 000 L/m3=8 281 mol(OH-1)/h，NaOH为8 281 mol/h×40 g/mol=0.331 2 t/h[2]，1个月按30天计算，4条生产线月消耗碱量为0.331 2 t/h×24 h/d×30 d×4≈953.86 t。

2 项目改造方案

(1)从以上数据对比可以看出，80%以上的自用碱消耗在中和氯酸盐分解槽的淡盐水上。因此考虑将这部分酸度较高的淡盐水经过处理直接引进V-2001阳极液循环槽，用于中和电解后的淡盐水，控制出槽淡盐水pH值。这样做的好处是：①回收利用了强酸性淡盐水，减少了电解槽加酸量，降低了高纯酸消耗；②减少了中和这部分淡盐水的加碱量，降低碱消耗，以小改动创造大效益。

(2)改造工艺流程。

将氯酸盐分解槽分解后的淡盐水从脱氯工序直接利用钛管引至电解工序阳极液循环槽V-2001进液管线，中和出槽淡盐水。改造工艺流程如图1所示。

图1 改造工艺流程示意图

Fig.1 Improved process flow diagram

(3)氯酸盐分解槽酸性淡盐水回收HAZOP分析表表1所示。

(4)须解决的问题。

氯酸盐分解槽投用的压缩空气停用，为了保证淡盐水质量，氯酸盐分解槽的负压要大于1 kPa，酸度大于0.6 mol/L，避免ClO2的产生。

在投用酸性淡盐水的过程中，可能造成电解槽循环淡盐水的pH值波动，影响脱氯效果，后期还是以加酸为主，酸性淡盐水辅助缓慢加入，保证pH值的稳定。

3 预计项目实施后的运行效果及评价

(1)改造后节约自用碱660 t/月，按碱成本价格600元/t计算，可节约660×600=39.6万(元/月)，每年可节约475.2万元。

(2)每条生产线节约高纯酸量按1 m3/h计算，4条线节约高纯酸量：4×24×30=2 880(m3/月)。高纯酸(密度1.159 t/m3)价格按220元/t计算，每月节约2 880×1.159×220=73.4万(元)，每年约880万元。

(3)成品碱产量提高660 t/月，单耗相应降低。

[1] 程殿彬，陈伯森，施孝奎.离子膜法制碱生产技术[M].北京：化学工业出版社，1998:165.

[2] 张红卫.氯酸盐分解槽的工艺技术改进实践[J].济源职业技术学院学报,2012.11(1)：26-28.

[编辑：董红果]

Discussion on reduction of self-consumed caustic soda

ZHUHuinian,HUANGXiaohu,DONGJian'gang,LIUChangsheng,LIUJiangze

(Xinjiang Zhongtai Chemical (Group) Co., Ltd., Urumqi 830009, China)

caustic soda; consumption; acidic depleted brine; chlorate; decomposition

The strong acidic dilute brine obtained from chlorate decomposition was recovered through technical innovation. The dilute brine was used to neutralize depleted brine formed after electrolysis and thus the amount of acid added to electrolyzers and the amount of alkali consumed in dechlorination were reduced.

祝辉年(1979—)，男，现任新疆中泰化学(集团)股份有限公司阜康能源有限公司电解车间技术员。

2016-08-14

TQ083.4

B

1008-133X(2017)01-0040-03