鹽化工總廠氯堿分廠能耗現狀及復極槽改造效果評價

2013-09-05 08:41:50姚平

江漢石油職工大學學報 2013年5期

姚平

（中國石化集團江漢石油管局理技術監督處，湖北潛江433124）

江漢油田鹽化工總廠生產用電負荷7萬k W左右，是江漢油田的耗能大戶。其能耗主要集中在氯堿分廠，占鹽化工總負荷的80%，可以說氯堿分廠的能耗水平決定了鹽化工總廠的整體能耗水平。為了充分了解氯堿分廠的能耗狀況，節能監測站于2012年對氯堿分廠的能耗現狀進行了全面調查，同時，對其電解Ⅱ車間的復極槽陰陽極涂層改造前后能耗進行了測試，并依據GB 21257－2007《燒堿單位產品能源消耗限額》的要求，作出了分析評價。

1 氯堿分廠簡介

目前，氯堿生產有隔膜法、水銀法和離子膜法，其中離子膜法在技術先進、工藝優越性以及產品質量、節約能源等方面均占優。氯堿分廠自1994年投產運行，主要采用離子膜制堿法。

氯堿分廠經過近20年的發展，不斷引進先進生產工藝，擴大再生產，尤其是近10年來，在原有4萬t產能的基礎上擴大了16萬t，現已具有年產20萬t的生產能力。擴大再生產情況詳見表1。

表1 氯堿分廠擴大再生產情況

離子膜按槽型分為單極槽和復極槽，按循環方式分強制循環槽和自然循環槽，按極距分為普通電槽和膜極距（又稱零極距）槽。從能耗方面看，一般復極槽優于單極槽，自然循環槽優于強制循環槽，膜極距槽優于普通電槽。

由表1可看出，氯堿分廠在各個時期分別引進了強制循環復極槽、自然循環復極槽和膜極距自然循環復極槽等生產工藝，這幾種電槽基本代表了離子膜法的發展歷程。

離子膜制堿工藝流程：利用鹽水在電解槽中電解，電解出來的液堿進入蒸發裝置生產高濃度燒堿，或者直接外賣；氯氣進入氯氣處理工序，一部分經過凈化壓縮輸送至液化裝置液化，然后進行充裝成鋼瓶外賣，一部分送至化工園區供用戶使用；氫氣經過凈化加壓，一部分送至化工園區用戶使用，一部分送至鹽酸裝置作為合成鹽酸的原料用氣。電解槽出來的淡鹽水經過脫氯處理后，再經過SRS裝置處理成合格淡鹽水送至化鹽工序使用；液化尾氣送至合成鹽酸裝置作為原料氣，充裝尾氣送至次鈉裝置吸收處理，工藝流程見圖1。

圖1 氯堿分廠離子膜制堿法生產工藝流程圖

2 氯堿分廠能耗現狀

氯堿分廠有電解I、電解Ⅱ、電解Ⅲ、電解Ⅳ、電解Ⅴ五個車間，燒堿產品主要是質量分數分別為30%、32%、48%的液堿，其中30%和32%液堿的年產量在80%以上，其余為48%的液堿，本次調查了2009年、2010年、2011年3年的生產及能源消耗情況。

2.1 電解單元單位產品交流電耗

由各車間整流變耗電量，計算出噸堿的交流單耗，詳見表2。

表2 氯堿分廠車間交流電耗情況統計表

統計結果表明：

1）按車間比較，電解單元交流單耗由大到小的順序為：電解Ⅰ＞電解Ⅱ＞電解Ⅳ＞電解Ⅲ＞電解Ⅴ。

1994年投產的36臺單極槽單耗最高，2011年投產的膜極距單耗最低。電解Ⅱ、電解Ⅲ同為北化機生產同型號的強制循環復極槽，電解Ⅲ比電解Ⅱ節電4.0%，主要原因是電解Ⅲ極距比電解Ⅱ小。

2）按年度比較，電解單元交流單耗由大到小的順序為：2010年＞2009年＞2011年。

2.2 綜合能耗

按質量分數30% ～45% 堿液標準，電解I、電解Ⅱ、電解Ⅲ3個車間為2008年6月1日前投產的裝置，屬現有燒堿裝置，應達到綜合能耗限定值為不大于500 kgce／t的標準；電解Ⅳ、電解Ⅴ為2008年－2011年投產的，屬新建的燒堿裝置，按投產12個月、24個月、36個月分別應達到綜合能耗準入值 350 kgce／t、360 kgce／t、370 kgce／t的標準。根據我們現場調查，除電解整流變裝置耗電量有計量外，其它用電以及蒸汽、新鮮水、純水等能源無單獨計量，其消耗量難以按每個車間分解，不能嚴格按投產年限對照標準考核。

統計氯堿分廠生產及能源消耗情況，將各種能源的噸堿（折100%NaOH）消耗量折算成標煤，計算出噸堿（折100%Na OH）的綜合能耗。氯堿分廠生產及能源消耗情況統計詳見表3。

表3 氯堿分廠生產及能源消耗情況統計表

由表3可知，隨著生產規模的擴大，噸堿綜合能耗呈逐年下降的趨勢。2011年綜合能耗為344 kgce／t，達到燒堿裝置單位產品能耗限額先進值（≤350 kgce／t）；2009年和2010年綜合能耗分別為370 kgce／t、358 kgce／t，均低于新建燒堿裝置單位產品能耗限額準入值370 kgce／t（≤36個月）；三年平均綜合能耗為355 kgce／t，略高于單位產品能耗限額先進值。由此可見，該廠噸產品綜合能耗指標達標。

3 復極槽陰陽級涂層改造效果評價

電解Ⅱ車間的A槽是2001年11月投產的強制循環復極槽，從近3年運行的電耗來看，遠高于電解Ⅲ同型號的C、D槽，與早期的單極槽電耗相當，是節能改造的重點。2012年3月，節能監測站多次深入氯堿分廠，現場調查復極槽改造情況，檢查計量儀表的配備、安裝的位置與工作狀態，制定了測試方案。由于電解Ⅱ車間A槽產量是同B槽合計的，因此只能將A、B槽共同作為分析對象，在保證B槽工作狀態基本不變的情況下，對A槽改造效果進行測試對比。

電耗在燒堿生產綜合能耗指標所占比重最大，所以降低電耗是節能的重點，尤其是電解槽的直流電耗。而槽電壓又是影響電解槽直流電耗的主要因素，因此在測試節能效果時重點是檢驗平均槽電壓和直流電耗兩項指標。