物料平衡法分析純堿企業降耗減污潛力

粟 馳

（中海油能源發展股份有限公司 北京 100027）

引言

中國是全球最大的純堿生產國，目前我國純堿消費市場增速放緩，產品價格在低位徘徊；另一方面環保政策短期內有助于限制部分產能的發揮，重視環保投入的企業將從中受益[1]。由此可見，降低生產成本，減少末端污染，有助于企業短期內獲取更大的利潤空間，也能促進企業更好地發展。

物料平衡法是指按照質量守衡的原理，定量分析生產過程中物料變化情況的一種方法，即投入物料量總和等于產出產品、副產品、排放的污染物等所有輸出物質的總和[2]。企業可通過建立某生產過程的物料平衡，來分析原料的最終去向、找出物料浪費的環節，從而減少污染物的產生。

以某純堿生產企業為例，通過建立純堿生產裝置的物料平衡來分析企業降耗減污的潛力。

1 純堿生產工藝簡況

該企業采用聯堿法制堿工藝，主要原料為合成氨、鹽、二氧化碳和水，分為制堿和制銨兩個過程，總流程為原鹽經精制后通過鹽皮帶送到制銨過程生產氯化銨，AII 液送入制堿過程生產純堿和小蘇打，同時產生MI 液送到制銨過程，兩個過程為一個循環系統，工藝流程示意圖見圖1。

圖1 聯堿法生產工藝示意圖

2 純堿生產物料平衡的建立及分析

2.1 建立物料平衡

選擇聯堿裝置連續正常生產三天的實際生產數據，建立物料平衡。

圖2 聯堿裝置物料平衡圖（kg/d）

2.2 聯堿裝置物料平衡的評估與分析

通過聯堿裝置物料平衡圖可以發現，輸入物料最終包括3個輸出去向，具體為產品、落地料、“三廢”（廢氣、廢水、固廢），就以上3 個去向進行具體分析，挖掘降耗減污潛力。

（1）產品指標分析

①產品占原料比例

聯堿裝置原料輸入總量為4851753kg/d，輸出產品3167188kg/d，產品量占輸入原料量的65.3%，其余未轉化為產品的物料去向包括可回收的落地料和“三廢”。

②鹽轉化率

鹽轉化率=100%×轉化至氯化銨、輕灰、小蘇打中的鹽量/鹽投入量=85.3%，有14.7%的鹽損失掉。

③氨轉化率

氨轉化率=100%×轉化至氯化銨中的氨量/氨投入量=73.9%，氨轉化率較低，有26.1%的氨損失掉。

④二氧化碳轉化率

二氧化碳轉化率=100%×轉化至輕灰、小蘇打中的二氧化碳量/二氧化碳投入量=52.29%，轉化率低，有47.71%的二氧化碳損失掉。

（2）落地料產生情況分析

①落地料產生量占輸入原料量的5.2%，該部分物料部分作為土次品外售，其余部分逐批返回到相應的生產工序中。落地料的產生主要是生產過程控制不嚴，一方面降低了產品品質，造成原料或產品的浪費，另一方面也是對能源消耗的浪費。

②落地料產生環節分析

原鹽精制落地料產生量占到落地料總量的52.1%，其次為輕灰制備煅燒工序產生的落地料占總量的26.2%，輕灰生產物料轉接等過程產生的落地料占總量的14.4%，所以需要重視以上幾個環節落地料的控制。

（3）“三廢”情況分析

通過物料平衡圖可知，29.5%的原料進入“三廢”，既造成物料的損失，又對環境產生了不利影響，其中廢水量、廢氣量、固廢量分別占物料總投入量的16.7%、8.8%、4%。

①廢水

廢水種類多，各股廢水水質差異大，其中壓縮工序凝水、二氧化碳分水和小蘇打二氧化碳分水器分水水質好，該部分廢水可回用。

②廢氣

廢氣主要包括含氨廢氣和含塵廢氣，其中碳化含氨尾氣、碳化過濾及淡液蒸餾尾氣主要污染物為氨，其余廢氣中的污染物均為顆粒物。

③固廢

固廢主要包括鹽泥、AII 泥、小蘇打澄清過濾廢泥，鹽泥量最大，其次為AII 泥。

3 聯堿裝置降耗減污途徑

根據物料平衡分析，可以清楚地發現物料流向，同時可以發現聯堿裝置運行中存在的明顯問題，針對問題，從減少落地料產生、減少“三廢”排放兩大方向找出降耗減污的途徑。

3.1 減少落地料的產生

（1）煅燒爐出料箱密封性能較差，生產過程中造成堿粉較大，堿塵跑冒較多，大部分成為落地料，結合該情況，公司對煅燒爐出料箱進行改造，改善密封結構。

（2）輕灰工序振動篩軟連接是布做的，經常破損，產生落地料土次品，所以更換將振動篩軟連接材料更換為鐵。

（3）成品運輸系統設備故障率很高，經常發生鏈條斷裂、翅片脫落的設備故障，造成生產不穩定。經過研究，將單排模鍛鏈改為雙排套筒滾子鏈，增加鏈條強度，減少部件內部缺陷，減小設備運輸阻力，避免鏈條斷裂、變形，減少純堿、氯化銨落地料的產生。

（4）干銨工序皮帶尾滾經常粘料，運轉時不容易清理，皮帶經常跑偏，造成物料落地，企業將各皮帶尾滾更換為襯膠尾滾，在運轉粘料后易于清理，減少了由于皮帶跑偏造成的物料落地現象。

（5）由于地面存在灰塵和銹蝕，當精銨輸送機的物料落地后，使合格的精銨變成了次品，降低了產品品質，結合該情況，企業用尼龍板做收集槽收集輸送過程中落下的精銨。

（6）母液桶出現故障時不易被發現，所以經常造成桶內大量積堿的產生。針對該情況，企業在母液桶上加裝故障檢測報警系統，可以及時發現故障并及時處理，減少廢堿的產生。

3.2 減少“三廢”的產生

（1）精銨工序分離機及濕銨皮帶的氨味重，分離機下料氯化銨中夾帶的游離氨散發到空氣中。企業將分離機排氣管裝引風機，將含氨空氣排入到含水的桶中，將氨吸收，氨水達到一定濃度后回用做原料。

（2）碳化工序帶機刮刀不穩定，刮堿不干凈，需要大量水來進行沖洗濾布，一方面造成物料浪費，另一方面造成廢水量的增加。結合刮刀使用情況，企業定期更換刮刀，減少物料浪費，減少廢水產生。

（3）洗后液產生量大，洗水桶及洗后液的收集桶不足，待桶滿后便直接排放以上洗水及洗后液，造成物料的浪費。針對該問題，企業增加容器收集，減少物料損失，將多余的洗后液用于冷鹽水化鹽，避免洗后液的浪費和直接外排。

（4）老鹵桶底流液沒有合理去處，作為廢水直接外排，造成原料的浪費和廢水量的增加。結合該問題，企業將底流液收集至濾液桶，回收其中的鹽分。

（5）采購原鹽存在雜質含量超標的情況，造成鹽泥量的增加，同時浪費原鹽處理過程的用水。所以公司進一步加強原鹽采購環節的管理，加強原料質量控制，一方面可降低洗鹽水耗，另一方面可減少鹽泥的產生量。

（6）由于操作問題，導致原鹽粒度較小，容易被鹵水帶走，導致鹽泥中含鹽量過大，造成原鹽浪費。建議適當減小洗滌鹵水的放量，以減少原鹽浪費。

（7）固廢鹽泥、AII 泥需要用壓濾機進行壓濾，目前壓濾后的固廢含水量高，造成了后期固廢處置的難度。企業針對該情況，對壓濾機進行更換，提高濾餅的固含量，同時回收濾液，直接提高了原料氨、鹽的利用率。

結語

通過對某聯堿企業生產過程建立物料平衡，可以清晰地發現生產過程中存在的物料浪費和污染物產生量大的環節，針對重要環節，找到了降耗減污的潛力，并提出具體措施進行實施，為企業減少生產成本，減少污染排放，利于企業的持續發展。