燒堿蒸發(fā)冷凝水回用至電解槽陰極側(cè)使用探索

石玉英，任 杰

（中鹽吉蘭泰鹽化集團(tuán)有限公司，內(nèi)蒙古 阿拉善盟 750336）

中鹽吉蘭泰鹽化集團(tuán)有限公司（以下簡稱“中鹽吉蘭泰”）36萬t/a離子膜燒堿，并配套蒸發(fā)50%燒堿生產(chǎn)能力30萬t/a、片堿生產(chǎn)能力20萬t/a，共有2條生產(chǎn)線。在高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，離子膜電解生產(chǎn)32%堿的過程中電解槽陰極所需純水量約50 m3/h，蒸發(fā)片堿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的冷凝水約40 m3/h，將此部分冷凝水回用于電解槽陰極側(cè)充當(dāng)純水使用將產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

蒸發(fā)片堿裝置二次蒸汽冷凝水的收集管道、設(shè)備所使用的材質(zhì)均為不銹鋼，如果不受設(shè)備泄漏等其他因素的影響，蒸發(fā)片堿裝置二次蒸汽冷凝水應(yīng)為鈣、鎂等雜質(zhì)含量較低的高品質(zhì)水。在離子膜燒堿生產(chǎn)過程中必須連續(xù)向電解槽陰極液添加一定量的純水，如果冷凝水儲(chǔ)槽內(nèi)的冷凝水質(zhì)量能夠達(dá)到電解槽需要的純水要求，則可以替代電解槽離子膜電解所需純水。這樣，一方面可以降低燒堿裝置純水用量，緩解純水供應(yīng)緊張的狀況，另一方面可以使蒸發(fā)工段產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝水具有較高的使用價(jià)值，并減少外排污水量。

1 蒸發(fā)片堿裝置冷凝水工藝介紹

50%堿生產(chǎn)工藝采用三效逆流降膜蒸發(fā)，Ⅰ效降膜蒸發(fā)器用生產(chǎn)蒸汽加熱；Ⅱ效降膜蒸發(fā)器用Ⅰ效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽為加熱源，Ⅲ效降膜蒸發(fā)器用Ⅱ效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽為加熱源，并在真空下進(jìn)行負(fù)壓蒸發(fā)。由Ⅰ效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽（從堿液中蒸發(fā)出來）進(jìn)入Ⅱ效降膜蒸發(fā)器，作為將堿液從36%濃縮至42%的加熱蒸汽，由Ⅱ效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入Ⅲ效降膜蒸發(fā)器，作為將堿液從32%濃縮至36.6%的加熱蒸汽，由Ⅲ效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)過表面冷凝器，用循環(huán)水冷卻，蒸汽冷卻后變成冷凝水和Ⅱ效、Ⅲ效所產(chǎn)生的冷凝水共同匯入冷凝水儲(chǔ)槽。

片堿生產(chǎn)工藝采用二效逆流降膜濃縮，由Ⅰ效降膜濃縮器產(chǎn)生的二次蒸汽（從堿液中蒸發(fā)出來）進(jìn)入Ⅱ效降膜濃縮器，作為將堿液從50%濃縮至62%的加熱蒸汽，由Ⅱ效降膜濃縮器產(chǎn)生的二次蒸汽，經(jīng)過表面冷凝器，用循環(huán)水冷卻，蒸汽冷卻后變成冷凝水到冷凝水儲(chǔ)槽。

1.1 改造前工藝

蒸發(fā)片堿裝置產(chǎn)生的冷凝水一部分送至一次鹽水裝置配水桶及純堿配制罐使用，一部分送至純水超濾濃水池后與超濾濃水混合后送至循環(huán)水，充當(dāng)循環(huán)水補(bǔ)充水進(jìn)行使用，剩余部分直接排放至純水裝置中和水池，與純水裝置產(chǎn)生的廢水全部送至乙炔清凈回用水罐，造成資源浪費(fèi)。冷凝水溫度在60～70℃，在夏季會(huì)造成循環(huán)水溫度偏高，影響循環(huán)水換熱效果。

1.2 回用至電解槽的工藝

通過分析檢測，蒸發(fā)片堿二次蒸汽冷凝水各項(xiàng)工藝指標(biāo)與電解槽陰極側(cè)補(bǔ)充純水工藝指標(biāo)基本接近，完全滿足使用要求。將蒸發(fā)片堿二次蒸汽冷凝水回用至電解槽陰極側(cè)，用以代替陰極系統(tǒng)所用純水，可以大大降低電解槽純水消耗量，不僅可以減輕純水裝置運(yùn)行負(fù)擔(dān)，還可以間接減少一次水消耗量。

蒸發(fā)片堿工藝?yán)淠?jīng)管道送至電解冷凝水罐，然后再通過電解新增冷凝水泵將合格冷凝水分別輸送至一期電解和二期電解。一、二期電解槽在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)共需純水約50 m3/h，補(bǔ)充蒸發(fā)片堿工藝?yán)淠?0 m3/h，剩余20 m3/h繼續(xù)補(bǔ)充純水。

工藝流程設(shè)計(jì)：（1）一、二期蒸發(fā)二次蒸汽冷凝水量約30 m3/h，將此部分冷凝水通過不銹鋼管線輸送至電解工序，管線長度為約250 m，管徑為DN100；（2）電解工序新建一個(gè) 50 m3冷凝水罐、2 臺(tái)冷凝水泵，分別配管至一、二期電解陰極側(cè)純水管處。冷凝水罐液位、溫度、泵運(yùn)行狀態(tài)接入到DCS系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。為了防止蒸發(fā)片堿生產(chǎn)過程中其他介質(zhì)泄漏到冷凝水中，設(shè)計(jì)在線電導(dǎo)和pH值監(jiān)測，如果突然超標(biāo)，立刻切換至原有純水系統(tǒng)使用；（3）將純水配管引入冷凝水罐，當(dāng)蒸發(fā)工藝?yán)淠粔螂娊獠凼褂脮r(shí)，用純水進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)節(jié)使用，同時(shí)在進(jìn)冷凝水罐的純水、冷凝水管線加裝流量計(jì)和自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，改造后冷凝水回用工藝流程圖見圖1。

1.3 冷凝水回用指標(biāo)的制定

該公司根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合離子膜電解裝置二次鹽水與純水工藝指標(biāo)制定了回用冷凝水的控制指標(biāo)，工藝?yán)淠に嚳刂浦笜?biāo)見表1。

圖1 改造后冷凝水回用工藝流程圖

2 蒸發(fā)工藝?yán)淠赜弥岭娊獠坳帢O側(cè)使用情況

通過技改，該公司冷凝水回用項(xiàng)目于2016年5月投入使用，一直未出現(xiàn)異常現(xiàn)象。但是隨著電解槽性能的下降，電耗逐漸增加，槽溫逐漸升高，根據(jù)電解槽溫度來調(diào)節(jié)冷凝水的用量，電解槽純水與冷凝水使用比例約為4∶6左右，下一步通過實(shí)施電解槽大修計(jì)劃，恢復(fù)電解槽性能，降低電解槽溫度可以進(jìn)一步提高冷凝水的用量。

3 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

2016年5 月至2018年4月，一、二期電解槽共計(jì)回用冷凝水265 000 t，節(jié)約純水使用量265 000 t，根據(jù)成本核算純水制造費(fèi)用約為10元/t，投用至今共計(jì)節(jié)約費(fèi)用265 000×10=226（萬元），平均每年節(jié)約費(fèi)用145萬元。

4 結(jié)語

中鹽吉蘭泰通過技術(shù)改造實(shí)施此項(xiàng)目，將燒堿蒸發(fā)系統(tǒng)二次蒸汽冷凝水用作離子膜電解槽陰極液補(bǔ)充用純水。針對(duì)蒸發(fā)冷凝水生產(chǎn)的特點(diǎn)和離子膜電解的工藝要求，提出將蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝水作為高純水直接補(bǔ)充到離子膜電解的陰極液系統(tǒng)，從而減少電解系統(tǒng)的純水用量，合理利用，節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)燒堿清潔生產(chǎn)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。