化工工藝離子膜燒堿生產系統的節能分析

李陽

關鍵詞：化工工藝;離子膜;燒堿生產系統;節能

0 引言

經濟全球化使各行業市場競爭日趨激烈，以往的粗放式生產模式已然無法滿足現代社會的發展需求，企業必須以現有資源為依托，充分研判市場行情與先進工藝技術，優化生產效益。然而，在實際生產運營中，企業管理人員如何抓準時代契機，結合自身優勢，對離子膜燒堿生產系統進行科學優化，使其展現出更為優質的節能效果，同時創造更大的經濟價值，值得我們更為深入地探索。

1 某企業生產經營概況

某化工企業采用離子膜法生產燒堿，年生產能力12萬t，其中一期6萬t每年裝置于2010年投產，二期6萬t每年裝置于2016年投產。2018年開始，該企業針對生產裝置中所配置的自然循環復極型離子膜電解槽，相繼采取單元電解槽數量增加、清洗裝置安裝、燒堿高位槽高度提升等措施，實現了對其電解裝置電量消耗的縮減。近幾年來，該企業積極引入先進的節能技術和設備，同時結合自身所應用設備特征，針對離子膜法燒堿設備開展了全方位節能改造，整體效果非常顯著，達到了節能減耗，提高生產效益的目的。

2 化工工藝離子膜燒堿生產系統節能改造措施

若想實現節能降耗，必須從企業既有生產實際出發，以社會需求為導向，通過設備與工藝技術創新拉動產能優化。在實際生產中，結合本文所述化工廠實際，企業管理人員主要分別從以下五個方面對現有設施和工藝進行了升級改造：

2.1 循環冷卻水系統升級

該企業燒堿生產裝置當中的冷卻塔以往由380V低壓電動機實現驅動，此電動機運行電流約為180A，功率因數為0.9，而運行功率則為1.732*380*180*0.9÷1000=106.6kW。此冷卻塔一般在每年的4-10月份運行，運行天數約為214天，其年耗電量約為106.6*214*24=547500kW·h。

經過對比論證，該化工企業與當地節能服務公司達成合作，對此冷卻塔進行升級改造，使用循環冷卻水回水作為對水輪機進行拖動的動力來源，使電動機處于完全停運狀態，因此其年節電量達到547500kW·h。此項目由所合作節能服務公司進行全額投資，約定效益分成期限為4年，待期滿之后，其中所涉及到的各類節能設施均歸該化工企業所有。

2.2 以膜法脫硝代替鋇法脫硝

2.2.1 鋇法脫硝技術

該化工企業燒堿生產裝置原來主要應用鋇法脫硝技術進行處理，其主要原理為：鋇離子和硫酸根離子結合獲得硫酸鋇沉淀，隨后經過澄清處理去除其中的固體。這種處理方法的優點在于：適合對任意含量范圍硫酸根離子的去除，而且所應用設備投資較小，實際操作過程簡單。而缺點在于：氯化鋇屬于劇毒物，對于生產過程副產物和氯化鋇包裝物進行回收的難度較大，工作人員如果長期與氯化鋇溶液接觸會直接威脅其身體健康。生產工藝運行費用較高，該企業12萬t每年生產裝置的氯化鋇單耗約為27kg/t，每年需消耗氯化鋇量約為3240t。除此之外，鹽水當中的鋇離子會對離子膜形成污染，更換頻率較高。

2.2.2 膜法脫硝技術

該處理工藝實際上屬于膜濃縮+冷凍脫硝，并應用高分子納濾膜結合物理方式完成對硫酸根離子的分離。在讓濃水當中硫酸根離子濃度達到50g/L之后，對濃硝鹽水進行冷凍處理，讓硫酸鈉形成結晶并析出，經過離子分類，在鹽水系統中將結晶濾除。這一處理工藝的主要優勢在于：①無毒無害。由于在應用此工藝進行生產的過程中不會應用到精制劑，所以鹽水系統并不會產出對離子膜形成危害的一些雜質離子;②排放低（幾乎可達到零排放）。其生產過程中所產生的副產物芒硝純度非常高，可將其作為一種產品進行銷售，并且此過程沒有廢液和廢渣排出;③長期處于安全、穩定的運行狀態，實際消耗較低。工藝配置的合理化能夠在很大程度上實現對脫硝工程所產生冷量的回收，以縮減冷凍脫硝過程當中由于設備堵塞對正常生產活動的影響;④應用PLC進行全自動控制，需要的工作人員數量較少，而且運行穩定性和可靠性高。

對兩種處理技術進行經濟型比選，膜法脫硝技術每年所需資金投入更小，節能效果更好。

2.3 氯氣液化機組升級

該化工企業化學氯氣液化以往應用6臺國產的氟利昂液化機組，其單臺產能約為2萬t每年，其中四臺機組運行，兩臺備用。由于該機組運行應用時間較長，設備已然較為陳舊，實際制冷效率低，耗電量高，而且故障問題頻發，運行維修費用高。企業管理人員經過市場調研發現，同行業企業大都應用性能更高的氯氣液化機組，其實際制冷效率更高，并且采取自動化控制模式，可以實現對負荷的自動調節，并不需要配置人員進行管理，不但減少了由于人為操作失誤而引發的事故問題，確保生產運行的安全性，同時還降低了人員勞動強度，其實際所需運行維修費用大幅降低。經過論證分析，企業決定購置1臺10萬t每年液化能力的高性能機組，對原有液化機組進行替代。這一舉措不僅節約了生產用電量，也降低了氟利昂消耗與維修費用投入。

2.4 氯化氫合成余熱回收利用

該化工企業目前對氯化氫合成熱主要利用循環水進行降溫吸收的處理方式，氯化氫合成熱并沒有得到科學利用。經過考察之后發現，目前國內副產蒸汽合成爐的相關技術已然較為成熟，其節能效益非常可觀，企業管理層決定購置1臺31%濃度鹽酸每日生產能力為90t的副產蒸汽合成爐，將蒸汽用于氯酸鹽分解以及淡鹽水加熱，并配置閃蒸罐、降膜吸收器以及尾氣吸收塔等設備。按照該化工企業目前每天43t的鹽酸產量進行計算，每天可以產出副產蒸汽9t，全年約3000t，并且能使循環冷卻水泵降低約30%的負荷，實際經濟效益可觀。

2.5 化鹽系統升級

企業離子膜燒堿裝置中所配置的一次鹽水工序化鹽桶經過十余年的應用，已經呈現出比較嚴重的泄漏情況。經考察發現，應用地下化鹽池進行化鹽處理具有產能更大、清泥過程便利、投資較小、維護費用較低以及可以依據市場變化采用優質精制鹽等特征。就節能降耗以及運行管理兩方面來說，采取化鹽池具備以下幾個方面的優勢：①能夠減少對1臺粗鹽水輸送泵的應用，其額定功率是55kW，每年能夠節約電能40萬kW·h;②實際維修費用投入幾乎為零;③能夠在很大程度上降低以人工形式挖鹽泥過程的勞動投入，繼而縮減挖鹽泥所需費用;④為將精制鹽當作生產原料創造了有利條件，因此在原鹽采購方面又多出一條選擇渠道。

3 結束語

總而言之，對自身工藝技術的持續升級改造已經成為新時代對化工企業的必然要求，必須要勇于拋棄陳舊、低效的設備與生產工藝，以技術創新帶動產業發展，使企業在激烈的市場競爭中占有一席之地，為國家經濟建設注入源源不斷的活力。

參考文獻：

[1]劉鋒.化工工藝離子膜燒堿生產系統的節能研究[J].化工管理，2018（13）：176-177.

[2]張家斌，劉召雷，韓振輝，等.離子膜法燒堿裝置的節能改造[J].氯堿工業，2015，51（3）：42-43+45.

[3]黃斌，李佳慧.燒堿蒸發工藝現狀及節能改造的建議分析[J].化工管理，2017（5）：47.

[4]魏占鴻，魏羚宇.40萬t/a離子膜燒堿電解節能技術的應用[J].中國氯堿，2018（11）：5-8.