鹽化工總廠氯堿分廠能耗現(xiàn)狀及復極槽改造效果評價

姚 平

（中國石化集團江漢石油管局理技術監(jiān)督處，湖北 潛江433124）

江漢油田鹽化工總廠生產(chǎn)用電負荷7萬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，占鹽化工總負荷的80%，可以說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)測站于2012年對氯堿分廠的能耗現(xiàn)狀進行了全面調查，同時，對其電解Ⅱ車間的復極槽陰陽極涂層改造前后能耗進行了測試，并依據(jù)GB 21257－2007《燒堿單位產(chǎn)品能源消耗限額》的要求，作出了分析評價。

1 氯堿分廠簡介

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先進、工藝優(yōu)越性以及產(chǎn)品質量、節(jié)約能源等方面均占優(yōu)。氯堿分廠自1994年投產(chǎn)運行，主要采用離子膜制堿法。

氯堿分廠經(jīng)過近20年的發(fā)展，不斷引進先進生產(chǎn)工藝，擴大再生產(chǎn)，尤其是近10年來，在原有4萬t產(chǎn)能的基礎上擴大了16萬t，現(xiàn)已具有年產(chǎn)20萬t的生產(chǎn)能力。擴大再生產(chǎn)情況詳見表1。

表1 氯堿分廠擴大再生產(chǎn)情況

離子膜按槽型分為單極槽和復極槽，按循環(huán)方式分強制循環(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，一般復極槽優(yōu)于單極槽，自然循環(huán)槽優(yōu)于強制循環(huán)槽，膜極距槽優(yōu)于普通電槽。

由表1可看出，氯堿分廠在各個時期分別引進了強制循環(huán)復極槽、自然循環(huán)復極槽和膜極距自然循環(huán)復極槽等生產(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，電解出來的液堿進入蒸發(fā)裝置生產(chǎn)高濃度燒堿，或者直接外賣；氯氣進入氯氣處理工序，一部分經(jīng)過凈化壓縮輸送至液化裝置液化，然后進行充裝成鋼瓶外賣，一部分送至化工園區(qū)供用戶使用；氫氣經(jīng)過凈化加壓，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。電解槽出來的淡鹽水經(jīng)過脫氯處理后，再經(jīng)過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五個車間，燒堿產(chǎn)品主要是質量分數(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

由各車間整流變耗電量，計算出噸堿的交流單耗，詳見表2。

表2 氯堿分廠車間交流電耗情況統(tǒng)計表

統(tǒng)計結果表明：

1）按車間比較，電解單元交流單耗由大到小的順序為：電解Ⅰ＞電解Ⅱ＞電解Ⅳ＞電解Ⅲ＞電解Ⅴ。

1994年投產(chǎn)的36臺單極槽單耗最高，2011年投產(chǎn)的膜極距單耗最低。電解Ⅱ、電解Ⅲ同為北化機生產(chǎn)同型號的強制循環(huán)復極槽，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為：2010年 ＞2009年 ＞2011年。

2.2 綜合能耗

按質量分數(shù)30% ～45% 堿液標準，電解I、電解Ⅱ、電解Ⅲ3個車間為2008年6月1日前投產(chǎn)的裝置，屬現(xiàn)有燒堿裝置，應達到綜合能耗限定值為不大于500 kgce／t的標準；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個月、24個月、36個月分別應達 到 綜 合 能 耗 準 入 值 350 kgce／t、360 kgce／t、370 kgce／t的標準。根據(jù)我們現(xiàn)場調查，除電解整流變裝置耗電量有計量外，其它用電以及蒸汽、新鮮水、純水等能源無單獨計量，其消耗量難以按每個車間分解，不能嚴格按投產(chǎn)年限對照標準考核。

統(tǒng)計氯堿分廠生產(chǎn)及能源消耗情況，將各種能源的噸堿（折100%NaOH）消耗量折算成標煤，計算出噸堿（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)計詳見表3。

表3 氯堿分廠生產(chǎn)及能源消耗情況統(tǒng)計表

由表3可知，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，噸堿綜合能耗呈逐年下降的趨勢。2011年綜合能耗為344 kgce／t，達到燒堿裝置單位產(chǎn)品能耗限額先進值（≤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)品能耗限額準入值370 kgce／t（≤36個月 ）；三年平均綜合能耗為355 kgce／t，略高于單位產(chǎn)品能耗限額先進值。由此可見，該廠噸產(chǎn)品綜合能耗指標達標。

3 復極槽陰陽級涂層改造效果評價

電解Ⅱ車間的A槽是2001年11月投產(chǎn)的強制循環(huán)復極槽，從近3年運行的電耗來看，遠高于電解Ⅲ同型號的C、D槽，與早期的單極槽電耗相當，是節(jié)能改造的重點。2012年3月，節(jié)能監(jiān)測站多次深入氯堿分廠，現(xiàn)場調查復極槽改造情況，檢查計量儀表的配備、安裝的位置與工作狀態(tài)，制定了測試方案。由于電解Ⅱ車間A槽產(chǎn)量是同B槽合計的，因此只能將A、B槽共同作為分析對象，在保證B槽工作狀態(tài)基本不變的情況下，對A槽改造效果進行測試對比。

電耗在燒堿生產(chǎn)綜合能耗指標所占比重最大，所以降低電耗是節(jié)能的重點，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，因此在測試節(jié)能效果時重點是檢驗平均槽電壓和直流電耗兩項指標。

3.1 槽電壓分布狀況

A槽共有單槽電極98對，在滿負荷狀態(tài)下，對各單槽電壓進行測試，比較改造前后的單槽電壓變化。對比改造前后結果可以看出，改造后單槽電壓下降明顯。

1）實施改造前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對單槽電壓低于3.4 V。

2）實施改造后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對高于3.4 V。

3.2 單位產(chǎn)品直流電耗

改造前后電解Ⅱ車間（A槽改造、B槽保持原狀）直流電耗見表4。

表4 電解Ⅱ車間直流電耗統(tǒng)計表

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比詳見表5。

表5 電解ⅡA槽節(jié)能改造前后電壓及電耗對比表

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

4 結論

1）鹽化工總廠氯堿分廠積極采用節(jié)能型先進工藝和高效設備，注重老舊設備的節(jié)能改造，在產(chǎn)品能耗指標方面已達到國內先進水平。

2）復極槽陰陽極涂層改造項目獲得預期效果，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］.