降低自用堿耗工藝探討

祝輝年，黃小虎，董建剛，劉昌盛，劉江澤

(新疆中泰化學(xué)(集團)股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830009)

【節(jié)能與降耗】

降低自用堿耗工藝探討

祝輝年，黃小虎，董建剛，劉昌盛，劉江澤

(新疆中泰化學(xué)(集團)股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830009)

燒堿；消耗；酸性淡鹽水；氯酸鹽；分解

通過技術(shù)改造回收氯酸鹽分解后的強酸性淡鹽水，用于中和電解后的淡鹽水，以降低電解槽加酸量和脫氯自用堿的消耗量。

新疆中泰化學(xué)(集團)股份有限公司阜康能源有限公司(以下簡稱“阜康能源”)成立于2009年9月，現(xiàn)有80萬t/a聚氯乙烯樹脂、60萬t/a離子膜法燒堿、配套60萬kW發(fā)電機組及150萬t/a電石渣制水泥生產(chǎn)裝置。阜康能源堅持“綠色潔凈生產(chǎn)，人與自然共融”的環(huán)保理念，大力推廣資源節(jié)約和替代技術(shù)、能量梯級利用技術(shù)、廢物利用和減排技術(shù)等，努力實現(xiàn)企業(yè)發(fā)展與資源、環(huán)境的和諧統(tǒng)一。

1 現(xiàn)狀分析

阜康能源60萬t/a燒堿分2套裝置(每套裝置有2條生產(chǎn)線,燒堿生產(chǎn)能力各為15萬t/a)，全部采用氯工程公司n-BiTAC865型電解槽。其中2012年9月電解一期裝置開車，11月二期裝置開車。至目前，生產(chǎn)裝置運行3年多，電解槽產(chǎn)生的副反應(yīng)增多，出槽氯酸鹽含量較高?，F(xiàn)電解車間氯酸鹽分解槽共4套(一期2套，二期2套)，淡鹽水流量都在13 m3/h左右，加酸量保持在1 200 L/h，酸度為0.6～0.8 mol/L，氯酸鹽分解率都在70%左右，效果較好。分解后的強酸性淡鹽水直接送往脫氯系統(tǒng)脫除游離氯后，加堿中和，控制pH值在9～11，進行化學(xué)去除游離氯后，送往一次鹽水化鹽。

在整個電解過程中，自用堿主要用于樹脂塔再生、樹脂塔再生廢水中和、加堿脫除游離氯。

(1)在裝置電解電流為16.7 kA狀態(tài)下，自用堿消耗量如表1所示。

表1 燒堿生產(chǎn)系統(tǒng)自用堿量統(tǒng)計表

由表1計算可得：第1季度，自用堿每月消耗量平均為980 t，其中脫氯用堿量為876 t，約占總用堿量的89%。

(2)2016年4月，一期裝置氯酸鹽分解槽檢修沒有投運，統(tǒng)計的堿總耗為160.33 t：其中樹脂塔再生用堿21.43 t，脫氯用堿111.6 t，中和廢水用堿27.3 t。因此，如果不投用氯酸鹽分解槽，一二期每月自用堿共消耗320 t，其中脫氯用堿約230 t。

(3)氯酸鹽分解槽加酸量與脫氯用堿量的計算。

每條生產(chǎn)線氯酸鹽分解槽的加酸量按1 200 L/h計算，則4條生產(chǎn)線加酸量為4 800 L/h；氯酸鹽分解槽每條生產(chǎn)線淡鹽水量按13 m3/h進入脫氯塔，出塔中和成pH值為9～11的淡鹽水的過堿量按0.2 g/L計算，須加堿量[1]計算如下。

一期A線2016年3月酸度為0.665 mol/L，一期B線2016年1—3月平均酸度為0.663 mol/L，二期A線2016年1—3月平均酸度為0.605 mol/L，二期B線2016年1—3月平均酸度為0.630 mol/L。平均酸度以0.632 mol/L計，進脫氯塔后中和為0.2 g/L的堿度(0.005 mol/L)的氯酸鹽分解槽的鹽水量為13 m3/h。

13 m3/h×(0.632+0.005) mol/L×1 000 L/m3=8 281 mol(OH-1)/h，NaOH為8 281 mol/h×40 g/mol=0.331 2 t/h[2]，1個月按30天計算，4條生產(chǎn)線月消耗堿量為0.331 2 t/h×24 h/d×30 d×4≈953.86 t。

2 項目改造方案

(1)從以上數(shù)據(jù)對比可以看出，80%以上的自用堿消耗在中和氯酸鹽分解槽的淡鹽水上。因此考慮將這部分酸度較高的淡鹽水經(jīng)過處理直接引進V-2001陽極液循環(huán)槽，用于中和電解后的淡鹽水，控制出槽淡鹽水pH值。這樣做的好處是：①回收利用了強酸性淡鹽水，減少了電解槽加酸量，降低了高純酸消耗；②減少了中和這部分淡鹽水的加堿量，降低堿消耗，以小改動創(chuàng)造大效益。

(2)改造工藝流程。

將氯酸鹽分解槽分解后的淡鹽水從脫氯工序直接利用鈦管引至電解工序陽極液循環(huán)槽V-2001進液管線，中和出槽淡鹽水。改造工藝流程如圖1所示。

圖1 改造工藝流程示意圖

Fig.1 Improved process flow diagram

(3)氯酸鹽分解槽酸性淡鹽水回收HAZOP分析表表1所示。

(4)須解決的問題。

氯酸鹽分解槽投用的壓縮空氣停用，為了保證淡鹽水質(zhì)量，氯酸鹽分解槽的負(fù)壓要大于1 kPa，酸度大于0.6 mol/L，避免ClO2的產(chǎn)生。

在投用酸性淡鹽水的過程中，可能造成電解槽循環(huán)淡鹽水的pH值波動，影響脫氯效果，后期還是以加酸為主，酸性淡鹽水輔助緩慢加入，保證pH值的穩(wěn)定。

3 預(yù)計項目實施后的運行效果及評價

(1)改造后節(jié)約自用堿660 t/月，按堿成本價格600元/t計算，可節(jié)約660×600=39.6萬(元/月)，每年可節(jié)約475.2萬元。

(2)每條生產(chǎn)線節(jié)約高純酸量按1 m3/h計算，4條線節(jié)約高純酸量：4×24×30=2 880(m3/月)。高純酸(密度1.159 t/m3)價格按220元/t計算，每月節(jié)約2 880×1.159×220=73.4萬(元)，每年約880萬元。

(3)成品堿產(chǎn)量提高660 t/月，單耗相應(yīng)降低。

[1] 程殿彬，陳伯森，施孝奎.離子膜法制堿生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998:165.

[2] 張紅衛(wèi).氯酸鹽分解槽的工藝技術(shù)改進實踐[J].濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2012.11(1)：26-28.

[編輯：董紅果]

Discussion on reduction of self-consumed caustic soda

ZHUHuinian,HUANGXiaohu,DONGJian'gang,LIUChangsheng,LIUJiangze

(Xinjiang Zhongtai Chemical (Group) Co., Ltd., Urumqi 830009, China)

caustic soda; consumption; acidic depleted brine; chlorate; decomposition

The strong acidic dilute brine obtained from chlorate decomposition was recovered through technical innovation. The dilute brine was used to neutralize depleted brine formed after electrolysis and thus the amount of acid added to electrolyzers and the amount of alkali consumed in dechlorination were reduced.

祝輝年(1979—)，男，現(xiàn)任新疆中泰化學(xué)(集團)股份有限公司阜康能源有限公司電解車間技術(shù)員。

2016-08-14

TQ083.4

B

1008-133X(2017)01-0040-03