陳勇江，熊鵬，趙宗強(qiáng)

(新疆圣雄氯堿有限公司，新疆 吐魯番 838100)

氯堿行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，節(jié)能降耗勢(shì)在必行。鹽水一次精制過(guò)程中升溫需要蒸汽，電解槽產(chǎn)堿帶走的水分須用生產(chǎn)水進(jìn)行彌補(bǔ)。新疆圣雄氯堿有限公司(以下簡(jiǎn)稱“圣雄氯堿”)通過(guò)改造，降低生產(chǎn)水和蒸汽的使用量，實(shí)現(xiàn)鹽水一次精制過(guò)程中生產(chǎn)水和蒸汽零使用的目標(biāo)。

1 工藝簡(jiǎn)介

1.1 裝置簡(jiǎn)介

圣雄氯堿38萬(wàn)t/a離子膜法燒堿裝置的工藝流程如圖1所示,配套的一次鹽水工藝采用的是配水槽、化鹽池、預(yù)處理器、后反應(yīng)槽、膜過(guò)濾器裝置。

1.2 水平衡

1#、2#生產(chǎn)裝置都是采用生產(chǎn)水來(lái)彌補(bǔ)堿中帶走的水分，除去回收泵機(jī)封水、樹(shù)脂塔再生酸堿廢水、氫氣洗滌液、酸洗膜過(guò)濾器等廢水外，每條線每天須加入系統(tǒng)的生產(chǎn)水量(表實(shí)際顯示值)為300 m3。

1.3 使用蒸汽量

在鹽水精制過(guò)程中，鹽水的升溫、碳酸鈉配制都是通過(guò)蒸汽加熱進(jìn)行的。鹽水升溫消耗蒸汽量為4.97 t/h，則鹽水加熱單條線需要蒸汽量為：

4.97 t/h×24 h/天×330天/a =39 362.4 t/a 。

配制碳酸鈉消耗蒸汽：

2 t/天×330天/a=660 t/a。

具體調(diào)查數(shù)據(jù)如圖2所示。

2 生產(chǎn)水和蒸汽的使用情況[1]

2.1 生產(chǎn)水的使用情況

生產(chǎn)水的損失主要是在電解槽生產(chǎn)的燒堿中帶走的水分，除回收泵機(jī)封水、樹(shù)脂塔再生酸堿廢水、氫氣洗滌液外，每天須加入300 m3生產(chǎn)水。因此，在廠區(qū)尋找水源，最終決定將動(dòng)力車(chē)間混床再生酸堿廢水送至一次鹽水，每天輸送300 m3，以彌補(bǔ)堿中帶走的水分。在接收過(guò)程中，對(duì)廢水進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，安裝pH計(jì)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，安裝在線ORP探頭進(jìn)行游離氯檢測(cè)，分析室每天都對(duì)廢水做樣進(jìn)行全分析，確保廢水中不帶入其他雜質(zhì)。接收酸堿中和廢水中的pH值為8.0～11.0，游離氯含量為0，一旦檢測(cè)到指標(biāo)超標(biāo)即刻停止接收廢水。

圖1 預(yù)處理器+膜過(guò)濾器一次鹽水工藝流程Fig.1 Process flow of primary brine refining composed of preprocessor and membrane filter

圖2 1#裝置生產(chǎn)水加入量隨運(yùn)行時(shí)間變化曲線圖
Fig.2 Curve of production water feed change with operation time in 1#unit

2.2 蒸汽的使用情況

在鹽水一次精制過(guò)程中，使用蒸汽的位置是鹽水升溫處和碳酸鈉配制處。使用前，鹽水須從40 ℃升溫至60 ℃，所需蒸汽熱量的計(jì)算公式為：

Q1=m1×cp1×(60-40) 。

其中：Q1為熱量，kJ；m1為鹽水流量，m3/h；cp1為鹽水的比熱容，J/(kg·℃)。

熱流體釋放的熱量計(jì)算式為：

Q2=m2×r+ 65m2×cp。

其中：Q2為熱流體釋放的熱量，kJ；m2為蒸汽流量，m3/h；r為汽化潛熱，kJ/kg；cp2為水的比熱容，J/(kg·℃)；65為飽和蒸汽的溫度，℃。

兩個(gè)熱量在理論上相等，計(jì)算其蒸汽消耗量為：

m1×cp1×(60-40)=m2×r+m2×cp× 65。

計(jì)算可得：

m2=39 362.4(t/a)。

對(duì)鹽水升溫系統(tǒng)進(jìn)行改造，將廠區(qū)氯乙烯轉(zhuǎn)換熱水熱量進(jìn)行回收，并將其引至一次鹽水化鹽系統(tǒng)進(jìn)行換熱。換熱之后將熱水送回至氯乙烯工序進(jìn)行回收利用[2]。

配制碳酸鈉需要的蒸汽和生產(chǎn)水全部用片堿工藝?yán)淠捍妫瑴p少蒸汽的使用量，同時(shí)減少生產(chǎn)水的使用量，使鹽水一次精制過(guò)程中實(shí)現(xiàn)蒸汽零使用、生產(chǎn)水零使用的目標(biāo)。

3 廢水、廢汽循環(huán)利用的實(shí)施細(xì)節(jié)[2]

3.1 水平衡方面

利用原有動(dòng)力車(chē)間至事故水池DN150再生廢水管線，在鹽水廠房濾液槽外引至濾液槽，利用濾液泵將廢水送至配水槽與鹽水混合，安裝流量計(jì)、pH值、ORP在線監(jiān)測(cè)儀對(duì)廢水流量和質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。

注意事項(xiàng)：為保證鹽水系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，在pH值不在控制指標(biāo)范圍內(nèi)時(shí)，拒絕接收廢水；配水槽液位≥50%時(shí)，拒絕接收廢水；電解停車(chē)時(shí)，拒絕接收廢水。

3.2 蒸汽平衡方面

從氯乙烯工序引溫度為115 ℃的轉(zhuǎn)換熱水至一次鹽水鹽場(chǎng)，利用原有板式換熱器(材質(zhì)為鈦，換熱面積為50 m2)進(jìn)行換熱，管線為DN200碳鋼管線，管道中設(shè)有U形彎。換熱后的水繼續(xù)送至氯乙烯工序，將片堿工藝?yán)淠和ㄟ^(guò)鹽水廠房南側(cè)的DN50碳鋼管道引至碳酸鈉配制槽，利用工藝?yán)淠捍嬲羝蜕a(chǎn)水。工藝?yán)淠簻囟葹?5～60 ℃，配制碳酸鈉可以使碳酸鈉充分溶解，防止沉淀堵塞管道。

4 改造后的運(yùn)行狀況和效果

4.1 改造后的運(yùn)行狀況

圣雄氯堿2017年改造完成后，鹽水系統(tǒng)無(wú)明顯變化，運(yùn)行數(shù)據(jù)穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求如圖3、圖4所示。

圖3 1#裝置精鹽水懸浮物質(zhì)量濃度隨運(yùn)行時(shí)間變化曲線圖Fig.3 Curve of change of suspended substance concentration in refined brine with operation time in 1# unit

4.2 改造后生產(chǎn)水的效益

圣雄氯堿電解車(chē)間一次鹽水兩條線，每條線上計(jì)量表的實(shí)際計(jì)數(shù)示為“300”(300 m3);1年按330天生產(chǎn)時(shí)間計(jì)，生產(chǎn)水的用量為：

300×330×2=198 000(m3)；

生產(chǎn)水單價(jià)為0.6元/t，費(fèi)用為：

198 000×0.6=11.88萬(wàn)(元/a)。

罐的體積為17 m3，每天4罐；2條生產(chǎn)線每年碳酸鈉配制使用生產(chǎn)水量為：

17×4×330×2=44 880(m3/a) ;

費(fèi)用為：

44 880×0.6=2.692 8(萬(wàn)元/a)。

共計(jì)：

2.692 8+11.88=14.572 8(萬(wàn)元)。

圖4 1#裝置精鹽水Ca2和+Mg2+質(zhì)量濃度隨運(yùn)行時(shí)間變化曲線圖Fig.4 Curve of change of Ca2+ and Mg2+ concentration in refined brine with operation time in 1# unit

4.3 改造后蒸汽的效益

圣雄氯堿一次鹽水使用蒸汽量為：

(39 362.4+660)×2=80 044(t/a)。

蒸汽單價(jià)為95元/t，共節(jié)約蒸汽費(fèi)用為：

80 044×95=760.418萬(wàn)(元/a)。

4.4 改造后直接獲得的總經(jīng)濟(jì)效益

14.572 8+760.418≈775(萬(wàn)元)。

5 結(jié)語(yǔ)

氯堿行業(yè)中鹽水精制使用蒸汽和生產(chǎn)水是不可少的，但是利用合格的廢水和熱水代替這部分的蒸汽和生產(chǎn)水的效益顯著。圣雄氯堿經(jīng)過(guò)此次改造，可獲直接經(jīng)濟(jì)效益775萬(wàn)元/a；改造完成后至今，運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)指標(biāo)合格，沒(méi)有出現(xiàn)指標(biāo)偏離的狀況。因此，利用酸堿廢水和熱水代替生產(chǎn)水和蒸汽是可行的，此次改造為氯堿行業(yè)中水和蒸汽的使用改造提供了參考依據(jù)。在生產(chǎn)過(guò)程中，氯堿企業(yè)可根據(jù)自身能源的協(xié)調(diào)，合理利用廢水、廢蒸汽來(lái)代替堿中帶走的水分和鹽水升溫所需的熱量。