李陽

關(guān)鍵詞：化工工藝;離子膜;燒堿生產(chǎn)系統(tǒng);節(jié)能

0 引言

經(jīng)濟全球化使各行業(yè)市場競爭日趨激烈，以往的粗放式生產(chǎn)模式已然無法滿足現(xiàn)代社會的發(fā)展需求，企業(yè)必須以現(xiàn)有資源為依托，充分研判市場行情與先進工藝技術(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)效益。然而，在實際生產(chǎn)運營中，企業(yè)管理人員如何抓準(zhǔn)時代契機，結(jié)合自身優(yōu)勢，對離子膜燒堿生產(chǎn)系統(tǒng)進行科學(xué)優(yōu)化，使其展現(xiàn)出更為優(yōu)質(zhì)的節(jié)能效果，同時創(chuàng)造更大的經(jīng)濟價值，值得我們更為深入地探索。

1 某企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營概況

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

2 化工工藝離子膜燒堿生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能改造措施

若想實現(xiàn)節(jié)能降耗，必須從企業(yè)既有生產(chǎn)實際出發(fā)，以社會需求為導(dǎo)向，通過設(shè)備與工藝技術(shù)創(chuàng)新拉動產(chǎn)能優(yōu)化。在實際生產(chǎn)中，結(jié)合本文所述化工廠實際，企業(yè)管理人員主要分別從以下五個方面對現(xiàn)有設(shè)施和工藝進行了升級改造：

2.1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)升級

該企業(yè)燒堿生產(chǎn)裝置當(dāng)中的冷卻塔以往由380V低壓電動機實現(xiàn)驅(qū)動，此電動機運行電流約為180A，功率因數(shù)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(shù)約為214天，其年耗電量約為106.6*214*24=547500kW·h。

經(jīng)過對比論證，該化工企業(yè)與當(dāng)?shù)毓?jié)能服務(wù)公司達成合作，對此冷卻塔進行升級改造，使用循環(huán)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(tài)，因此其年節(jié)電量達到547500kW·h。此項目由所合作節(jié)能服務(wù)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(jié)能設(shè)施均歸該化工企業(yè)所有。

2.2 以膜法脫硝代替鋇法脫硝

2.2.1 鋇法脫硝技術(shù)

該化工企業(yè)燒堿生產(chǎn)裝置原來主要應(yīng)用鋇法脫硝技術(shù)進行處理，其主要原理為：鋇離子和硫酸根離子結(jié)合獲得硫酸鋇沉淀，隨后經(jīng)過澄清處理去除其中的固體。這種處理方法的優(yōu)點在于：適合對任意含量范圍硫酸根離子的去除，而且所應(yīng)用設(shè)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(chǎn)過程副產(chǎn)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(chǎn)工藝運行費用較高，該企業(yè)12萬t每年生產(chǎn)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(dāng)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(shù)

該處理工藝實際上屬于膜濃縮+冷凍脫硝，并應(yīng)用高分子納濾膜結(jié)合物理方式完成對硫酸根離子的分離。在讓濃水當(dāng)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(jié)晶并析出，經(jīng)過離子分類，在鹽水系統(tǒng)中將結(jié)晶濾除。這一處理工藝的主要優(yōu)勢在于：①無毒無害。由于在應(yīng)用此工藝進行生產(chǎn)的過程中不會應(yīng)用到精制劑，所以鹽水系統(tǒng)并不會產(chǎn)出對離子膜形成危害的一些雜質(zhì)離子;②排放低（幾乎可達到零排放）。其生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的副產(chǎn)物芒硝純度非常高，可將其作為一種產(chǎn)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(wěn)定的運行狀態(tài)，實際消耗較低。工藝配置的合理化能夠在很大程度上實現(xiàn)對脫硝工程所產(chǎn)生冷量的回收，以縮減冷凍脫硝過程當(dāng)中由于設(shè)備堵塞對正常生產(chǎn)活動的影響;④應(yīng)用PLC進行全自動控制，需要的工作人員數(shù)量較少，而且運行穩(wěn)定性和可靠性高。

對兩種處理技術(shù)進行經(jīng)濟型比選，膜法脫硝技術(shù)每年所需資金投入更小，節(jié)能效果更好。

2.3 氯氣液化機組升級

該化工企業(yè)化學(xué)氯氣液化以往應(yīng)用6臺國產(chǎn)的氟利昂液化機組，其單臺產(chǎn)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(yīng)用時間較長，設(shè)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(fā)，運行維修費用高。企業(yè)管理人員經(jīng)過市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，同行業(yè)企業(yè)大都應(yīng)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(xiàn)對負荷的自動調(diào)節(jié)，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(fā)的事故問題，確保生產(chǎn)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(jīng)過論證分析，企業(yè)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(jié)約了生產(chǎn)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(yè)目前對氯化氫合成熱主要利用循環(huán)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(xué)利用。經(jīng)過考察之后發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)副產(chǎn)蒸汽合成爐的相關(guān)技術(shù)已然較為成熟，其節(jié)能效益非常可觀，企業(yè)管理層決定購置1臺31%濃度鹽酸每日生產(chǎn)能力為90t的副產(chǎn)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(shè)備。按照該化工企業(yè)目前每天43t的鹽酸產(chǎn)量進行計算，每天可以產(chǎn)出副產(chǎn)蒸汽9t，全年約3000t，并且能使循環(huán)冷卻水泵降低約30%的負荷，實際經(jīng)濟效益可觀。

2.5 化鹽系統(tǒng)升級

企業(yè)離子膜燒堿裝置中所配置的一次鹽水工序化鹽桶經(jīng)過十余年的應(yīng)用，已經(jīng)呈現(xiàn)出比較嚴(yán)重的泄漏情況。經(jīng)考察發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用地下化鹽池進行化鹽處理具有產(chǎn)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(jù)市場變化采用優(yōu)質(zhì)精制鹽等特征。就節(jié)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(yōu)勢：①能夠減少對1臺粗鹽水輸送泵的應(yīng)用，其額定功率是55kW，每年能夠節(jié)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(dāng)作生產(chǎn)原料創(chuàng)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(jié)束語

總而言之，對自身工藝技術(shù)的持續(xù)升級改造已經(jīng)成為新時代對化工企業(yè)的必然要求，必須要勇于拋棄陳舊、低效的設(shè)備與生產(chǎn)工藝，以技術(shù)創(chuàng)新帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使企業(yè)在激烈的市場競爭中占有一席之地，為國家經(jīng)濟建設(shè)注入源源不斷的活力。

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