烧碱蒸发冷凝水回用至电解槽阴极侧使用探索

石玉英，任 杰

（中盐吉兰泰盐化集团有限公司，内蒙古 阿拉善盟 750336）

中盐吉兰泰盐化集团有限公司（以下简称“中盐吉兰泰”）36万t/a离子膜烧碱，并配套蒸发50%烧碱生产能力30万t/a、片碱生产能力20万t/a，共有2条生产线。在高负荷运行状态下，离子膜电解生产32%碱的过程中电解槽阴极所需纯水量约50 m3/h，蒸发片碱生产过程中产生的冷凝水约40 m3/h，将此部分冷凝水回用于电解槽阴极侧充当纯水使用将产生可观的经济效益。

蒸发片碱装置二次蒸汽冷凝水的收集管道、设备所使用的材质均为不锈钢，如果不受设备泄漏等其他因素的影响，蒸发片碱装置二次蒸汽冷凝水应为钙、镁等杂质含量较低的高品质水。在离子膜烧碱生产过程中必须连续向电解槽阴极液添加一定量的纯水，如果冷凝水储槽内的冷凝水质量能够达到电解槽需要的纯水要求，则可以替代电解槽离子膜电解所需纯水。这样，一方面可以降低烧碱装置纯水用量，缓解纯水供应紧张的状况，另一方面可以使蒸发工段产生的二次蒸汽冷凝水具有较高的使用价值，并减少外排污水量。

1 蒸发片碱装置冷凝水工艺介绍

50%碱生产工艺采用三效逆流降膜蒸发，Ⅰ效降膜蒸发器用生产蒸汽加热；Ⅱ效降膜蒸发器用Ⅰ效蒸发器产生的二次蒸汽为加热源，Ⅲ效降膜蒸发器用Ⅱ效蒸发器产生的二次蒸汽为加热源，并在真空下进行负压蒸发。由Ⅰ效降膜蒸发器产生的二次蒸汽（从碱液中蒸发出来）进入Ⅱ效降膜蒸发器，作为将碱液从36%浓缩至42%的加热蒸汽，由Ⅱ效降膜蒸发器产生的二次蒸汽进入Ⅲ效降膜蒸发器，作为将碱液从32%浓缩至36.6%的加热蒸汽，由Ⅲ效降膜蒸发器产生的二次蒸汽经过表面冷凝器，用循环水冷却，蒸汽冷却后变成冷凝水和Ⅱ效、Ⅲ效所产生的冷凝水共同汇入冷凝水储槽。

片碱生产工艺采用二效逆流降膜浓缩，由Ⅰ效降膜浓缩器产生的二次蒸汽（从碱液中蒸发出来）进入Ⅱ效降膜浓缩器，作为将碱液从50%浓缩至62%的加热蒸汽，由Ⅱ效降膜浓缩器产生的二次蒸汽，经过表面冷凝器，用循环水冷却，蒸汽冷却后变成冷凝水到冷凝水储槽。

1.1 改造前工艺

蒸发片碱装置产生的冷凝水一部分送至一次盐水装置配水桶及纯碱配制罐使用，一部分送至纯水超滤浓水池后与超滤浓水混合后送至循环水，充当循环水补充水进行使用，剩余部分直接排放至纯水装置中和水池，与纯水装置产生的废水全部送至乙炔清净回用水罐，造成资源浪费。冷凝水温度在60～70℃，在夏季会造成循环水温度偏高，影响循环水换热效果。

1.2 回用至电解槽的工艺

通过分析检测，蒸发片碱二次蒸汽冷凝水各项工艺指标与电解槽阴极侧补充纯水工艺指标基本接近，完全满足使用要求。将蒸发片碱二次蒸汽冷凝水回用至电解槽阴极侧，用以代替阴极系统所用纯水，可以大大降低电解槽纯水消耗量，不仅可以减轻纯水装置运行负担，还可以间接减少一次水消耗量。

蒸发片碱工艺冷凝水经管道送至电解冷凝水罐，然后再通过电解新增冷凝水泵将合格冷凝水分别输送至一期电解和二期电解。一、二期电解槽在高负荷运行时共需纯水约50 m3/h，补充蒸发片碱工艺冷凝水30 m3/h，剩余20 m3/h继续补充纯水。

工艺流程设计：（1）一、二期蒸发二次蒸汽冷凝水量约30 m3/h，将此部分冷凝水通过不锈钢管线输送至电解工序，管线长度为约250 m，管径为DN100；（2）电解工序新建一个 50 m3冷凝水罐、2 台冷凝水泵，分别配管至一、二期电解阴极侧纯水管处。冷凝水罐液位、温度、泵运行状态接入到DCS系统中，实现远程监控。为了防止蒸发片碱生产过程中其他介质泄漏到冷凝水中，设计在线电导和pH值监测，如果突然超标，立刻切换至原有纯水系统使用；（3）将纯水配管引入冷凝水罐，当蒸发工艺冷凝水不够电解槽使用时，用纯水进行补充调节使用，同时在进冷凝水罐的纯水、冷凝水管线加装流量计和自动调节阀，改造后冷凝水回用工艺流程图见图1。

1.3 冷凝水回用指标的制定

该公司根据实际情况，结合离子膜电解装置二次盐水与纯水工艺指标制定了回用冷凝水的控制指标，工艺冷凝水工艺控制指标见表1。

图1 改造后冷凝水回用工艺流程图

2 蒸发工艺冷凝水回用至电解槽阴极侧使用情况

通过技改，该公司冷凝水回用项目于2016年5月投入使用，一直未出现异常现象。但是随着电解槽性能的下降，电耗逐渐增加，槽温逐渐升高，根据电解槽温度来调节冷凝水的用量，电解槽纯水与冷凝水使用比例约为4∶6左右，下一步通过实施电解槽大修计划，恢复电解槽性能，降低电解槽温度可以进一步提高冷凝水的用量。

3 经济效益计算

2016年5 月至2018年4月，一、二期电解槽共计回用冷凝水265 000 t，节约纯水使用量265 000 t，根据成本核算纯水制造费用约为10元/t，投用至今共计节约费用265 000×10=226（万元），平均每年节约费用145万元。

4 结语

中盐吉兰泰通过技术改造实施此项目，将烧碱蒸发系统二次蒸汽冷凝水用作离子膜电解槽阴极液补充用纯水。针对蒸发冷凝水生产的特点和离子膜电解的工艺要求，提出将蒸发产生的二次蒸汽冷凝水作为高纯水直接补充到离子膜电解的阴极液系统，从而减少电解系统的纯水用量，合理利用，节能减排，实现烧碱清洁生产，具有较好的经济效益和环保效益。