氯堿生產過程中節能降耗措施的探討

譚虎旺

(山西興新安全生產技術服務有限公司，山西 太原 030024)

引 言

近年來，國家提出建設資源節約型和環境友好型社會的目標。相較于農業、服務業，工業生產造成的環境污染更為嚴重，響應國家節能降耗的號召義不容辭。在產業結構調、行業競爭壓力大的嚴峻形勢下，氯堿生產企業必須走節能環保的發展道路。一方面，有利于提高動力能源利用效率，減少有害廢棄物的排放，節約生產成本、排污費用，增加經濟效益，提升企業的核心競爭力；另一方面，承擔社會責任，樹立良好的企業形象，爭做行業內節能環保先鋒，推動工業社會的可持續發展。

1 氯堿生產的概述及能耗情況

簡單來說，氯堿生產是對高濃度的NaCl溶液進行電解，制取NaOH、Cl2、H2等，再以其為工業原料生產相關的化工產品，構成了完整的、綜合的氯堿工業。氯堿工業在化學工業中占有舉足輕重的地位，為化工產品制造加工企業準備了工業原料。從以下幾個方面對氯堿生產做出具體概述[1]。

1) 原材料。NaCl、C2H3Cl、電石是氯堿生產最常用的原材料。

2) 資源和能源。水資源是氯堿生產必不可少的資源。電能、天然能以及燃燒煤炭產生的蒸汽能是氯堿生產需要的動力能源。綜合對比下，電能的消耗量占比最大，高達60%；水資源、煤炭資源位居其次，各占比20%左右。天然氣作為一種新型能源、清潔能源，在工業企業中應用范圍較小，占比不足10%。

3) 制成品。氯堿生產的產品種類豐富，第一產品包括NaOH、Cl2、H2等工業主要原料，最終產品包括氯乙烯、聚氯乙烯、次氯酸鈉、鹽酸、純堿、PVC材料等工業產品。另外，走入人們日常生活、為人們所熟知的有小蘇打、漂白粉、84消毒液等。

2 氯堿生產實現節能降耗的意義

1) 微觀層面。減少污染物的排放，節約原材料、水資源和動力能源，提高資源利用率，實現物料的重復循環利用，盡量做到零污染、零排放，節省成本，增加經濟效益[2]。

2) 中觀層面。在氯堿生產制造過程中，實施節能減排，生產綠色產品，有利于增強企業的核心競爭力，淘汰落后產能，推動產業轉型升級，促進氯堿行業的長遠發展。氯堿企業承擔應有的社會責任，幫助樹立積極正面的企業形象。

3) 宏觀層面。單個企業、單個行業的積極作為也會影響整個社會和國家的發展。氯堿生產實現節能降耗有助于在全社會掀起節能環保活動，增強全民環保意識，踐行綠色低碳生活。推動國家節能減排工作的進展，珍惜和節約社會資源，減少環境污染和環境破壞。

3 氯堿生產過程中節能降耗的具體措施

3.1 采用先進的離子膜法工藝路線

英國、德國等老派工業國家，大力發展以離子膜法電解技術為代表的清潔生產技術，節能型氯堿工業發展較為成熟。其中又以高電流密度復極式零極距自然循環電解槽為最佳。與傳統生產工藝相比，離子膜法電解技術有不可比擬的優勢[3]。

1) 減少耗電量，節約電能。隔膜法是比較傳統落后的氯堿生產工藝，電解過程對電能的最低要求是2 350 kW·h/t。新型的離子膜法節能降耗的功能明顯，將電耗控制在2 200 kW·h/t～2 300 kW·h/t區間。另外，降低蒸發工序的汽耗，平均噸堿綜合能耗降低約30%，折合節電約1 000 kW·h。

2) 提高提取物的純度、濃度和質量。采用離子膜法電解NaCl原材料，制取的NaOH、Cl2、H2的濃度、純度都更高，質量更佳。出槽電解液中含NaCl質量濃度一般在20 mg/L～35 mg/L，含鹽量低。與之相反，NaOH純度高達30%～35%，氯氣高達98.5%～99.0%，氫氣純度達99.9%，接近百分之百。

3.2 因地制宜，選擇合適的電解槽

一般而言，電解槽的耗電量與其規模容量成反比。越來越多的氯堿企業選擇大規模的電解槽，為氯堿生產節能降耗找到了突破口。更多的采用大型電解槽，在保持總容量不變的條件下，縮減了電解槽數量。一方面，節約廠房建設和維護成本，減少支出，集中管理，提高管理和作業效率，為工人提供更好的作業條件。另一方面，大型電解槽性能更佳，與中小型電解槽相比，對電能、水資源的消耗更少，以同樣的投入獲得的產量更高[4]。

3.3 節水措施

水資源是工業生產的重要資源之一，更是人類社會賴以生存和發展的生命之源。氯堿生產是一個系統、綜合的過程，工序之間直接或間接的聯系，某一工序結束后的水資源也可以再次進入系統其他工序，這有助于減少直流水的消耗，實現水資源的重復循環使用。具體節水措施如下。

1) 電解的淡鹽水、樹脂塔的再生廢水、鹽泥壓濾和氯氫處理的廢水全都返回用于化鹽；2) 燒堿裝置的工藝冷凝水、蒸汽冷凝水可回收至鍋爐房，或補給電解槽的水資源，節約脫鹽水；3) 機封水、冷卻水雜質少，過濾消毒后可澆灌樹木。

3.4 降低亞硫酸鈉消耗

采鹵工序是脫氯工序的緊后工序。電解降低了氯化鈉的鹽度，濃度降低后的氯化鈉可以投入采鹵工序繼續使用。新型的脫氯技術，如真空脫氯、化學脫氯，越來越受到企業的采納。這兩種脫氯技術進一步使溶液的pH值降到更低，游離氯含量急速降低且多為Cl2，同時減少亞硫酸鈉的使用量。

3.5 合理運用新型節能設備

1) 氧陰極電解槽。利用陰極不析出H2的原理，通過氧氣電極還原反應，可以有效降低電壓和電解過程的能耗。這種電解槽適用于既消耗氯氣又副產氯化氫產品的工廠，對副產物氯化氫進行有效利用。降低生產成本總額，實現經濟效益與環保效益的雙豐收。

2) 膜極距電解槽。現階段，我國氯堿企業加大對離子膜法的研究，已經取得一定的理論成果，并大范圍推廣運用。膜極距電解槽是離子膜法的衍生物，與傳統的電解槽相比優勢明顯，對電壓、電能的要求量更低，符合節能降耗的主題[5]。

3.6 余熱再利用

高溫水不僅是水資源，還包含動力能源。氯堿生產提取HCl的過程中，工序結束后排出高溫度的熱水，可再次投入其他生產設備中，繼續作為動力能源發揮作用。選購適應性高、性能更好的蒸汽爐，重復使用多余的蒸汽能源可以為工廠生產設備提供能源。同樣，氯乙烯熱水的余熱可以維持溴化鋰機組正常工作。

3.7 減少污染物排放的技術措施

鹽酸是氯堿生產的副產物之一。所謂垃圾是沒有找到家的資源，只要合理利用鹽酸，也能為企業帶來經濟效益。鹽酸可以合成有機氯化物。越來越多的企業研發MVR技術，安裝反滲透裝置。提高廢水回收利用率，實現廢水零排放、零污染，節約廢棄物排放成本。

4 結語

氯堿工業為居民生產和生活提供便利的同時，不可避免的存在浪費資源、污染環境的弊端。氯堿工業的節能降耗工作不僅是從企業本身考慮，更是為社會、人民和國家著想，發展新型的清潔生產技術，在氯堿生產制造過程中實施節能降耗對每一個氯堿企業至關重要。氯堿企業要把握好社會經濟發展的機遇，積極迎接技術上的難題和挑戰，走出一條正確的發展道路。