隔膜法烧碱节能减排措施.doc

隔膜法烧碱节能减排措施. C ! S* . ) L0 P/ H来源:中国化工信息网 2008年7月9日/ I7 i/ r7 M# i+ N8 j 4 L4 Z- e5 s3 / lR# v, / d离子膜法工艺是烧碱生产的发展方向，但由于我国离子膜法烧碱“使用超前、研发滞后”的特点非常明显，国内没有掌握离子膜法烧碱的核心要素离子膜。目前我国离子膜法烧碱装置所用离子树脂交换膜全部依赖进口，1万t/a离子膜法装置需100m2计，目前我国大约需56000m2离子树脂交换膜，仅购膜费用折合人民币为3.4亿元，高额的购膜费用增加了离子膜法烧碱的生产成本，生产1t烧碱增加100元。与发达国家相比，我国离子膜法生产工艺存在连续运行时间短、能耗偏高的问题，鉴于此，根据我国烧碱消费水平和氯碱生产装置的现状，金属阳极隔膜电解槽与离子膜电解槽将较长时间在我国共存。因此，如何提高隔膜法烧碱的生存能力，达到节能减排、降低消耗的目的，是氯碱企业面临的重要问题。一方面，应大胆采用扩张阳极改性隔膜、活性阴极等技术，同时更应注重加强实际生产中基础性的技术管理工作，认真开展各种小改小革，达到降低消耗、节能减排的目的。% Y5 f. D+ n X, H. d4 F3 j* r& l) N J1 提高入槽盐水质量% e+ q6 N( s* ?4 M5 B# f7 s7 t9 I K: q9 M盐水中对电耗影响较大的是Ca2+、Mg2+和SO42-，盐水中的Ca2+、Mg2+进入电解槽后，与阴极产物电解液反应，生成Ca(OH)2和Mg(OH)2沉淀，堵在隔膜的孔隙中，降低了隔膜的渗透性，造成电解液浓度上升、电解效率下降，因此，提高盐水透明度，减少机械杂质及化学杂质对隔膜的堵塞，严格控制盐水工艺指标是关键。几年来，山东德州石油化工总厂精盐水质量始终稳定在315g/L以上，(Ca2+Mg2+)低于2mg/L，pH值为7-8，盐水合格率在95%以上。# F) f8 v1 e! O3 - s6 d% 1 B0 ?$ K+ z# P: i盐水预热温度高可以提高阳极液的电导率，降低溶液电压降，也可以减少氯气在阳极液中的溶解度，减少副反应，并增加氯气、氢气带出的水分，提高淡碱浓度；但温度过高，蒸汽分压迅速提高，气体带水量过大，加重氯氢处理负担，还会引起阴阳极室的盐析出，导致电解槽工作不正常。综合以上因素，工艺指标确定预热温度控制在85-90，并切实做好电解槽的保温工作。; T0 o. o1 S( c& W. o0 Sj3 b# F7 ?( e% X, t# & R r2 加强电解槽的“四断电”管理$ D- X8 W3 b& a! o. s+ K* H* Gw1 f* w. r3 B6 G. R: N电解槽的“四断电”是指盐水断电、淡碱断电、氢气断电、电解槽槽体断电。 _ sm* c6 b/ V( ) W2 O3 |3 T& k; 4 g x: P c(1)盐水断电。山东德州石油化工总厂原采用的是外购玻璃罩、自己加工断电盘的敞口断电方式，使用中存在很多问题。首先，盐水瓶出口短节由于盐水冲刷经常断裂，虽然也试过用胶粘接，但使用时间很短，效果不明显，出口短节一断，整个盐水瓶即报废，玻璃外罩价格又高，非常浪费；由于是自己加工的断电伞，存在加工精度以及和玻璃罩配合尺寸等问题，容易造成滴流盘歪斜，盐水形不成滴状，断电效果差；由于是敞口容器，盐水流量不稳定时易把空气带进电解槽的阳极室，降低了氯气纯度，增加了废气排放量；特别是玻璃罩易碎，容易扎伤操作人员，存在不安全因素。现在山东德州石油化工总厂采用的是成型全封闭盐水瓶，只要盐水瓶位置放正，里面的滴流盘就能保证水平，而且，滴流盘的直径、孔径和电解槽需要的盐水量相匹配；并且外壳由工程塑料制作，既透明又不易破碎，使用效果非常好。9 y2 Q6 l D& W 3 F& C N3 G. P5 z! C- U. O+ i4 L(2)氢气断电。过去德州石油化工总厂用PVC塑料管自行制作断电器，两端和阴极箱氢气出口直径相同。使用过程中发现，氢气带出的盐碱水气遇外界低温后，冷凝下来的液体沿断电瓶内壁流回电解槽，形成电流回路，因而断电效果差；并且外壳不透明，不能观察结盐情况，使用效果很差。后来经过调查了解，采用了定型产品。经长期使用，发现该产品具有以下优点：首先断电瓶内有齿型堰，冷凝下来的盐碱水溶液沿齿型堰以滴状形态流回电解槽，形不成连续流，因此断电效果非常好；另外，断电瓶是透明的，非常容易观察使用情况，若有盐迹及时更换，断电器两端均有齿型堰，不用担心装反，操作非常方便。 U) b5 e$ V$ I; * G1 d& V9 e$ p9 S(3)淡碱断电。淡碱断电是通过淡碱漏斗内的两级断电伞使淡碱流形成滴状而断电的，平常巡回检查中要注意保证断电伞不倾斜、不堵塞、不积盐。 T/ O9 S$ C4 E* ?- d- l Y$ b: K. o& ( 6 D ?(4)电解槽槽体断电。槽体下的4个绝缘子和隔离墩不仅支撑电解槽，而且起断电作用，要保证绝缘子和隔离墩完好、清洁、干燥，以保证断电效果，提高电流效率。O0 C; b! L/ S; D- Z: J* E1 N4 1 ?8 I& x& V实践证明，电解槽“四断电”做得好可以大大提高电流效率，降低成本，节约能源，保证安全生产。; X8 |% K$ e4 U0 c( L* E7 y8 p) D# j% D. R3 除槽时阴阳极液的回收; + t# b8 x H3 2 W0 x; Hu- d, L) R* W- x山东德州石油化工总厂现在有378台30型电解槽，每年的除槽工作量很大。要达到阴阳极液全部回收的目的，做到不跑、冒、滴、漏，不污染环境，经过长期实践，总结了一些经验。首先，改造了拆装架，在拆装架一端焊一个废液氯钢瓶封头，作为接液盘，下部用软管连到淡碱支管；另外，加工了两套用钢管制作的U型虹吸管。早晨，电解操作人员接到除槽通知后，首先降低待除槽的液面，使该槽在低液面状态下运行。修槽人员将该槽断电后，阴极箱上的盐水靠静压流入阴极箱进入淡碱系统，这部分液体流完后，将槽吊到拆装架上，吊到位时淡碱滴流器位置应在拆装架的接液盘上，吊走槽盖后，阳极室的液体通过U型虹吸管利用虹吸原理排入淡碱系统。拆除淡碱滴流器(特别注意：拆淡碱滴流器时一定要穿戴好防护用品，防止热碱灼伤)和阴极箱连接的螺栓，将阴极箱内的液体放入拆装架上的接液盘内，流入淡碱支管中。这样，电解槽内的液体全部排入系统，不污染现场，降低了成本。以运行378台电解槽、平均电解槽按1年的槽龄计，每年除槽量高达300多台，全部回收盐水近1000m3，经济效益明显，真正实现了无泄漏操作，达到了减排的目的。/ R3 J/ r/ rZ $ N7 2 U: N8 I% T$ w2 tr* $ L7 4 单套电解氯气管道加装水封! ( H, + X) O% X& V2 v# o8 q& e8 , D5 v/ ! z, c0 a1 a& P山东德州石油化工总厂现在运行4套30型电解槽，共378台，分别是1号130台，2号40台，3号78台，4号130台。由于装置较多，在实际生产中，存在以下问题。销售淡季时，要单独开其中的几套；大修开停车时，要分别开停。由于电解槽数量多，漏点多，整个氯气系统相连，氯气纯度不能保证，液氯液化效率低，这样大量废气排到次氯酸钠工序，有时持续时间较长，给安全、稳定生产带来很大的隐患，还造成资源浪费。因此，山东德州石油化工总厂曾尝试给单套电解氯气主管道加阀门，可由于湿氯气的性质，且其温度较高，要求阀门管径比较大，选择阀门时很困难，有合适的，价格又非常高，而且管道在高处操作非常不便。后来受闸板阀的启示，在管道上加装了插板，在长期使用过程中发现，由于是PVC板材改制，受热胀冷缩影响，使用几次就开裂，冷却下来的氯水滴落下来，还不易密封，修补后很快又损坏，增加了漏点，和氯气系统密封效果也很差，不能保证纯度。最后受水封的启示，针对湿氯气的性质以及使用时的温度，确定用乙烯基玻璃钢树脂复合材料制作。水封呈长方形，共开4个管口，1个视镜。顶端分别是氯气进出口、密封水注入口，侧面是视镜，侧面下部是氯水排放口。与系统相连的氯气口插入较深，视镜位置在该管口断面上100mm处，其作用是密封时观察水密封情况。氯水排放口加装阀门，阀门后是U型水封。该套电解系统正常运行时，氯水排放阀门是开启的，管道中冷却的氯水通过U型水封自动排放，U型水封保证氯水排放顺畅且氯气不泄漏。该套电解停车后，关闭排放氯水阀门，开启注入水管阀门，通过视镜观察水封情况直到合适，至此，隔离了该套电解用水封和整个系统。开该套电解时只需打开氯水排放阀门即可。特别需要说明的是，无论是正常开车时水封中排放的氯水还是开停车时注入水，均排入全厂二次回水系统，既中和了碱性水，又起到了除藻的作用，可谓一举两得。该水封经过长期使用，证明单套电解水封的改造是成功的，操作非常简单，密封效果好，保证了氯气纯度，缩短了开停车时间，减少了废气排放，而且废氯水得到了利用。0 L5 h1 c1 t4 x6 Y5 U8 Y% h! l6 + 6 S3 e- R7 U5 蒸发工序减少外加水量# H8 e% M, : G% r) h, Y4 K) c7 N% P* 蒸发工序是金属阳极隔膜电解槽生产的重要工序，是耗能大户，山东德州石油化工总厂有3套蒸发装置，均采用三效顺流工艺。通过做好一些细节工作，生产1t烧碱蒸汽消耗由原来3.4t降至3.2t。4 q( M; |: a. 5 c: Y1 M O5 Y: V ; R9 S 6 f9 e(1)成功改造了蒸发装置计算机控制系统，使蒸发器液面合格率达到100%，大大减少了二次蒸汽带出的碱沫量，既降低了碱损失，又杜绝了因蒸发器掉液面引起的盐结晶堵塞加热室情况的发生，解决了频繁洗效的问题，洗效周期由原来的3-5天延长到7-9天，提高了生产负荷，减少了洗效水量，降低了蒸汽消耗。% j4 W: f- t2 P& e$ W& q/ F. b, L, Q( t! p+ d1 w- i (2)离心机进料过程中，由于料浆含固量高达60%-80%，常常造成进料管道堵塞。为保证进料通畅，过去一直通入一次水对管道进行处理，这部分水进入母液后又进入碱系统，造成蒸发碱系统增加水量2-3m3/h，虽保证了离心机正常运行，但增加了蒸汽消耗。后改用淡碱疏通，效果很好，同时避免了外加水，母液质量浓度提高了5-10g/L，降低了蒸汽消耗。. F- I2 m4 W8 0 V8 x# W h1 p% w: 5 e) _. F( (3)蒸发浓碱出料罐、沉降罐需定期采盐，过去采盐不及时，就采取用水融化盐的方法把盐采出，后来对出料罐、沉降罐采用定期采盐方式，避免了结块情况，同时在采盐过程中，也采用一定量的淡碱进行采盐，效果很好，减少了外加水量，粗略估计每天节水约20m3。% D. Z8 ; i5 B, h# j, m6 Z: + W& yt7 ( X0 Y0 h, A+ c) _6 蒸发水冷却循环系统废水处理R- c7 _& _4 r8 U8 p7 w- W% w7 o( E4 s) g% O提高效蒸发器的真空度可以增大末效及整个蒸发系统的传热温差，降低蒸汽的消耗量。但实际生产运行过程中，大气冷凝器易结垢堵塞，造成真空度大幅下降，降到一定程度，就不得不停车处理。山东德州石油化工总厂热电厂水处理工序离子交换树脂再生过程中产生了大量的酸碱废水，原来直接排入地沟，既污染环境，又浪费了水资源。后来对这部分水进行测试分析，发现有时呈碱性有时呈酸性，但总体呈弱酸性。蒸发循环水系统始终呈碱性，而且随着循环时间的增加碱性也增强，特别容易结垢。经研究决定把离子交换树脂再生过程产生的废水打入蒸发凉水循环系统，利用酸性废水中和碱性循环水，并且正好处理循环过程中对管道系统形成的水垢，并清洗了大气冷凝器筛孔。几年的实际运行证明，不仅节约了大量的水资源，而且大气冷凝器系统再没有被堵塞，真空度一直保持在0.085MPa以上的较高水平，大大降低了蒸汽消耗。同时杜绝了水处理废水直接排入地沟对环境造成的污染，每月可节水5000m3。8 n, t f; 8 C5 A K/ 0 H8 ! K0 s. U0 V# ?- D1 s7 u7 降低蒸发工序动力电耗9 N8 t T5 L/ , ?) h7 , f6 a; X5 & Z; U O. 蒸发工序动力设备多，动力电消耗较高。为降低能耗，对3套蒸发装置进行了全面的工艺计算以及分析、测试，结合平时生产运行的情况对重点设备进行了改进。对旋液分离器的关键尺寸进行了调整，使之更有利于盐碱分离；对采盐泵的流量、扬程进行