氯碱行业节能降碳技术总结与分析

氯碱行业节能降碳技术总结与分析

李钢

新疆圣雄能源股份有限公司氯碱厂   新疆维吾尔自治区   吐鲁番市838100

摘要：随着国内产业政策对氯碱行业发展的调控和限制措施日益严格，当前烧碱行业存在装备水平和原料电耗相似但用能存在较大差异、余热利用不足等问题，需要采取节能降碳改造升级措施来应对。据了解，烧碱行业在生产过程中存在着能源消耗较大的问题。然而，通过改造升级，可以大幅度提高能源利用效率，实现节能降碳的目标。这一过程中，推荐烧碱企业加快成熟工艺的普及推广，有序推动改造升级。同时，还应该推动离子膜法烧碱装置进行膜极距离子膜电解槽改造升级，实现氯碱生产企业节能降碳。

关键词：氯碱行业；节能降碳；技术

1面临的困难

1.1疫情原因厂方不能到厂

由于疫情的影响，许多企业的生产和运营计划受到了很大的影响。一些企业需要进行设备更新和换代，这需要现场确定关键数据和与原有管道对接的工作。然而，由于出行限制和疫情的原因，厂方不能到厂，无法委派专业工程人员过来确定。这种情况对企业来说是非常棘手的，因为他们需要确保设备的更新和换代能够在规定的时间内完成，并且要确保新设备能够正常运转。

1.2实际管道焊接工期紧张

在电力系统管道维护中，实际管道的焊接工期非常紧张，因此需要提前进行一系列的准备工作。首先需要将原来的电槽进出口总管吊出，然后安装新的电槽进出口总管。接下来，需要切割老管道，并确定槽头配管位置，最后进行焊接工作。虽然这个过程非常繁琐，但是它能够保证管道的正常运行，并且延长管道的使用寿命。然而，在同一系统中使用了三种不同槽型的电槽，这导致操作规程的不同，并增加了操作上的复杂性和不可控因素。这些电槽配有极化整流器和部分中央断路器，虽然单元槽有较好的兼容性，但是在操作细节上还是存在一定的差别。这意味着操作员需要严格遵循操作规程，并且需要具有专业知识和技能，才能够完成这个复杂的维护工作。在管道维护过程中，除了焊接工作，还需要注意管道的清洗和防腐处理。管道内部的沉积物和污垢会严重影响管道的正常运行，因此需要定期进行清洗。同时，管道的防腐处理也非常重要，可以有效地防止管道被侵蚀和腐蚀，从而延长其使用寿命。

2降低电解系统耗电量

2.1粗盐水过碱量

在盐业生产中，盐水精制是一个不可或缺的环节。其中，盐水一次精制系统包括预处理器与凯膜过滤器串联、陶瓷膜过滤两种精制技术。这些技术的应用可以有效地去除盐水中的杂质，提高盐的纯度。

然而，原材料海盐中的钙、镁含量波动较大，这就需要进行精细控制。为了解决这个问题，技术改造可以增设pH计和在线过碱量分析仪来监控粗盐水镁离子反应过程中的pH值变化和过碱指标。这些工具可以帮助工人实时监测盐水的品质，及时调整生产参数，从而保证盐的纯度。

过碱量在线分析仪是其中一种常见的工具。它利用电位滴定的方法原理来进行检测，在滴定过程中通过测量电位变化以确定滴定终点。这个方法可以快速、准确地测量盐水中的碱度，帮助工人及时调整盐水的pH值，提高盐的纯度。

2.2一次盐水钙镁含量

树脂塔精制过程中，一次盐水质量问题是影响其负荷的重要因素之一。因此，为了保证树脂塔精制效果，需要对一次盐水的钙镁离子含量进行监测和分析。

为了实现这一目的，可以在凯膜过滤器、陶瓷膜过滤器出口引分支管线至一次盐水钙镁分析仪。该仪器采用吸光光度法进行检测，其中吸光度与浓度成正比。因此，可以通过测量一次盐水中钙镁离子的吸光度，来确定其含量。

需要注意的是，不同检测点的钙镁离子含量可能存在差异，因此在钙镁在线分析仪中，需要根据不同检测点选用不同的量程。同时，该仪器采用620nm波长可见光分析盐水中0～3mg/L的钙镁离子，具有高精度和高灵敏度的特点。通过引入钙镁在线分析仪，可以实现对一次盐水质量的精细监测和控制，有助于提高树脂塔精制效果和生产效率。同时，该技术还可以应用于其他工业领域，如水处理、食品加工等，具有广泛的应用价值。

2.3二次盐水钙镁含量

在一次盐水精制过程中，钙、镁离子和其他多价金属离子通过化学沉淀并经陶瓷膜过滤器处理能降低到10-6数量级，为了离子膜性能的优质稳定，需要通过离子交换树脂进行二次盐水精制。

螯合树脂工作一段时间以后，吸附了盐水中的金属离子，由钠型树脂逐步转化为钙型树脂，丧失吸附能力，这时需对螯合树脂进行再生。再生周期为1次/d，再生步骤分为水洗一、反洗、酸再生、水洗二、碱再生、水洗三、等待一、盐水填充、等待二等9个步骤。二次盐水质量的优劣直接影响电解槽电耗的高低，以及离子膜的使用寿命。在树脂塔出口二次盐水管线安装二次盐水钙镁分析仪，采用620nm波长可见光分析盐水中0～100μg/L的钙镁离子。二次盐水钙镁在线检测简图见图3。

通过安装在线分析仪，实现二次盐水质量的实时监控，为后续延长树脂塔再生时间，降低再生成本奠定基础。

2.4电解槽优化控制

在烧碱生产过程中，电解槽是核心设备之一。为了提高生产效率和降低成本，企业通常会采取一系列技术手段对电解槽进行改造和优化。其中，零极距技术是一种比较常见的改进方法。

实施零极距技术需要对电解槽进行改造，试用不同的国产、进口单元槽以及多个厂家不同型号的离子膜，进行性能分析，并选择最优的改造方案。同时，结合厂家取消极化整流器设计，阳极面采用烧覆技术，软管加长，利用改造机会检查阳极密封面，修复牺牲电极，更换阳极L型板等措施，进一步提高电解槽的效率和稳定性。

不同电解槽、极网、离子膜运行到不同年限，电耗差异较大。因此，在低负荷运行期间，需要考虑不同电解槽电耗水平优化负荷匹配，降低烧碱系统整体的耗电量。在电解过程中，大部分热量穿过膜从阳极转移到阴极室，阴极液的温度通过阴极冷却器控制。随着电解液和膜温度升高，电阻降低，电流密度增大，进而导致电解液温度升高的恶性循环。水在温度高于90℃时蒸发加快，引起大的气液比，从而对电解槽的稳定性和效率产生不利影响。因此，需要加强对电解液温度及水分的控制，采用适当的冷却措施，保持电解槽的正常运行。

2.5降低冷冻水系统电耗

近年来，随着环保意识的不断提高，越来越多的企业开始关注节能减排。为了降低公用工程系统的耗电量，一些企业开始采用一些新的节能技术，其中包括冷却系统的升级。以下是一些关键点：首先，冷冻水温度控制在5～7℃，采用螺杆制冷压缩机组、离心式制冷机组、温水吸收式溴化锂机组和闭式冷却塔。这些设备的使用，可以大幅度地减少能源的消耗，从而达到节能减排的目的。其次，溴化锂机组采用氯化氢合成、氯乙烯转化工序热水作为热源，吸收剂采用溴化锂溶液。这种方式可以大幅降低电量消耗，从而实现节能的目的。最后，闭式冷却塔的运行也是非常重要的。它利用冬季低温时段运行，通过水的蒸发潜热带走管内冷水热量，降低水温，减少公用工程系统耗电。这种方式不仅可以实现节能，还可以减少对环境的影响。

结论

盐水精制系统增设过碱、钙镁、TOC等在线仪表，并将数据引入DCS系统，设置相关报警值，强化过程管控，以应对不同季节的原盐杂质含量大幅波动，同时为延长树脂塔在线运行时间奠定基础，降低再生耗用的助剂成本，提高经济效益。随着盐水品质提升，槽温细化调整，不同电解槽负荷差异化匹配，有效降低烧碱系统耗电量。副产蒸汽热量梯级利用，蒸汽一次利用后，冷凝液依次用于全厂供暖和助剂配制，降低外购蒸汽量。冷凝水用于聚合反应及合成炉补水，降低纯水购入量，降低生产成本，推进企业绿色发展。

参考文献：

[1]张立超，王永康.离子膜烧碱生产工艺浅析[J].科技与企业，2019,(24):348.

[2]林向俊.离子膜制烧碱工艺降低能耗技术优化[J].化工管理，2017,(30):74.