姚 平

（中國(guó)石化集團(tuán)江漢石油管局理技術(shù)監(jiān)督處，湖北 潛江433124）

江漢油田鹽化工總廠生產(chǎn)用電負(fù)荷7萬(wàn)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(fù)荷的80%，可以說(shuō)氯堿分廠的能耗水平?jīng)Q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(jié)能監(jiān)測(cè)站于2012年對(duì)氯堿分廠的能耗現(xiàn)狀進(jìn)行了全面調(diào)查，同時(shí)，對(duì)其電解Ⅱ車(chē)間的復(fù)極槽陰陽(yáng)極涂層改造前后能耗進(jìn)行了測(cè)試，并依據(jù)GB 21257－2007《燒堿單位產(chǎn)品能源消耗限額》的要求，作出了分析評(píng)價(jià)。

1 氯堿分廠簡(jiǎn)介

目前，氯堿生產(chǎn)有隔膜法、水銀法和離子膜法，其中離子膜法在技術(shù)先進(jìn)、工藝優(yōu)越性以及產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等方面均占優(yōu)。氯堿分廠自1994年投產(chǎn)運(yùn)行，主要采用離子膜制堿法。

氯堿分廠經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，不斷引進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)工藝，擴(kuò)大再生產(chǎn)，尤其是近10年來(lái)，在原有4萬(wàn)t產(chǎn)能的基礎(chǔ)上擴(kuò)大了16萬(wàn)t，現(xiàn)已具有年產(chǎn)20萬(wàn)t的生產(chǎn)能力。擴(kuò)大再生產(chǎn)情況詳見(jiàn)表1。

表1 氯堿分廠擴(kuò)大再生產(chǎn)情況

離子膜按槽型分為單極槽和復(fù)極槽，按循環(huán)方式分強(qiáng)制循環(huán)槽和自然循環(huán)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(fù)極槽優(yōu)于單極槽，自然循環(huán)槽優(yōu)于強(qiáng)制循環(huán)槽，膜極距槽優(yōu)于普通電槽。

由表1可看出，氯堿分廠在各個(gè)時(shí)期分別引進(jìn)了強(qiáng)制循環(huán)復(fù)極槽、自然循環(huán)復(fù)極槽和膜極距自然循環(huán)復(fù)極槽等生產(chǎn)工藝，這幾種電槽基本代表了離子膜法的發(fā)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(lái)的液堿進(jìn)入蒸發(fā)裝置生產(chǎn)高濃度燒堿，或者直接外賣(mài)；氯氣進(jìn)入氯氣處理工序，一部分經(jīng)過(guò)凈化壓縮輸送至液化裝置液化，然后進(jìn)行充裝成鋼瓶外賣(mài)，一部分送至化工園區(qū)供用戶使用；氫氣經(jīng)過(guò)凈化加壓，一部分送至化工園區(qū)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(lái)的淡鹽水經(jīng)過(guò)脫氯處理后，再經(jīng)過(guò)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(jiàn)圖1。

圖1 氯堿分廠離子膜制堿法生產(chǎn)工藝流程圖

2 氯堿分廠能耗現(xiàn)狀

氯堿分廠有電解I、電解Ⅱ、電解Ⅲ、電解Ⅳ、電解Ⅴ五個(gè)車(chē)間，燒堿產(chǎn)品主要是質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為30%、32%、48%的液堿，其中30%和32%液堿的年產(chǎn)量在80%以上，其余為48%的液堿，本次調(diào)查了2009年、2010年、2011年3年的生產(chǎn)及能源消耗情況。

2.1 電解單元單位產(chǎn)品交流電耗

由各車(chē)間整流變耗電量，計(jì)算出噸堿的交流單耗，詳見(jiàn)表2。

表2 氯堿分廠車(chē)間交流電耗情況統(tǒng)計(jì)表

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：

1）按車(chē)間比較，電解單元交流單耗由大到小的順序?yàn)椋弘娊猗瘢倦娊猗颍倦娊猗簦倦娊猗螅倦娊猗酢?/p>

1994年投產(chǎn)的36臺(tái)單極槽單耗最高，2011年投產(chǎn)的膜極距單耗最低。電解Ⅱ、電解Ⅲ同為北化機(jī)生產(chǎn)同型號(hào)的強(qiáng)制循環(huán)復(fù)極槽，電解Ⅲ比電解Ⅱ節(jié)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?yàn)椋?010年 ＞2009年 ＞2011年。

2.2 綜合能耗

按質(zhì)量分?jǐn)?shù)30% ～45% 堿液標(biāo)準(zhǔn)，電解I、電解Ⅱ、電解Ⅲ3個(gè)車(chē)間為2008年6月1日前投產(chǎn)的裝置，屬現(xiàn)有燒堿裝置，應(yīng)達(dá)到綜合能耗限定值為不大于500 kgce／t的標(biāo)準(zhǔn)；電解Ⅳ、電解Ⅴ為2008年－2011年投產(chǎn)的，屬新建的燒堿裝置，按投產(chǎn)12個(gè)月、24個(gè)月、36個(gè)月分別應(yīng)達(dá) 到 綜 合 能 耗 準(zhǔn) 入 值 350 kgce／t、360 kgce／t、370 kgce／t的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)我們現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，除電解整流變裝置耗電量有計(jì)量外，其它用電以及蒸汽、新鮮水、純水等能源無(wú)單獨(dú)計(jì)量，其消耗量難以按每個(gè)車(chē)間分解，不能?chē)?yán)格按投產(chǎn)年限對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)考核。

統(tǒng)計(jì)氯堿分廠生產(chǎn)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(biāo)煤，計(jì)算出噸堿（折100%Na OH）的綜合能耗。氯堿分廠生產(chǎn)及能源消耗情況統(tǒng)計(jì)詳見(jiàn)表3。

表3 氯堿分廠生產(chǎn)及能源消耗情況統(tǒng)計(jì)表

由表3可知，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，噸堿綜合能耗呈逐年下降的趨勢(shì)。2011年綜合能耗為344 kgce／t，達(dá)到燒堿裝置單位產(chǎn)品能耗限額先進(jìn)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(chǎn)品能耗限額準(zhǔn)入值370 kgce／t（≤36個(gè)月 ）；三年平均綜合能耗為355 kgce／t，略高于單位產(chǎn)品能耗限額先進(jìn)值。由此可見(jiàn)，該廠噸產(chǎn)品綜合能耗指標(biāo)達(dá)標(biāo)。

3 復(fù)極槽陰陽(yáng)級(jí)涂層改造效果評(píng)價(jià)

電解Ⅱ車(chē)間的A槽是2001年11月投產(chǎn)的強(qiáng)制循環(huán)復(fù)極槽，從近3年運(yùn)行的電耗來(lái)看，遠(yuǎn)高于電解Ⅲ同型號(hào)的C、D槽，與早期的單極槽電耗相當(dāng)，是節(jié)能改造的重點(diǎn)。2012年3月，節(jié)能監(jiān)測(cè)站多次深入氯堿分廠，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查復(fù)極槽改造情況，檢查計(jì)量?jī)x表的配備、安裝的位置與工作狀態(tài)，制定了測(cè)試方案。由于電解Ⅱ車(chē)間A槽產(chǎn)量是同B槽合計(jì)的，因此只能將A、B槽共同作為分析對(duì)象，在保證B槽工作狀態(tài)基本不變的情況下，對(duì)A槽改造效果進(jìn)行測(cè)試對(duì)比。

電耗在燒堿生產(chǎn)綜合能耗指標(biāo)所占比重最大，所以降低電耗是節(jié)能的重點(diǎn)，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(cè)試節(jié)能效果時(shí)重點(diǎn)是檢驗(yàn)平均槽電壓和直流電耗兩項(xiàng)指標(biāo)。

3.1 槽電壓分布狀況

A槽共有單槽電極98對(duì)，在滿負(fù)荷狀態(tài)下，對(duì)各單槽電壓進(jìn)行測(cè)試，比較改造前后的單槽電壓變化。對(duì)比改造前后結(jié)果可以看出，改造后單槽電壓下降明顯。

1）實(shí)施改造前A槽的單槽電壓在3.30 V～3.74 V之間，平均極電壓為3.5 V，僅有3對(duì)單槽電壓低于3.4 V。

2）實(shí)施改造后A槽的單槽電壓在3.05 V～3.54 V之間，平均電壓為3.2 V，僅有2對(duì)高于3.4 V。

3.2 單位產(chǎn)品直流電耗

改造前后電解Ⅱ車(chē)間（A槽改造、B槽保持原狀）直流電耗見(jiàn)表4。

表4 電解Ⅱ車(chē)間直流電耗統(tǒng)計(jì)表

3.3 改造后的節(jié)電率

節(jié)能改造前后槽電壓及直流電耗對(duì)比詳見(jiàn)表5。

表5 電解ⅡA槽節(jié)能改造前后電壓及電耗對(duì)比表

數(shù)據(jù)顯示，A槽改造后，滿負(fù)荷狀態(tài)下平均電壓下降了0.31 V，A、B槽直流電耗合計(jì)下降了166 k Wh／t，節(jié)電率達(dá)到了6.9%，節(jié)能效果顯著。

4 結(jié)論

1）鹽化工總廠氯堿分廠積極采用節(jié)能型先進(jìn)工藝和高效設(shè)備，注重老舊設(shè)備的節(jié)能改造，在產(chǎn)品能耗指標(biāo)方面已達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

2）復(fù)極槽陰陽(yáng)極涂層改造項(xiàng)目獲得預(yù)期效果，改造獲得成功，改造后的節(jié)能效果明顯。

［1］GB 21257－2007，燒堿單位產(chǎn)品能源消耗限額［S］.