鋯酸鈉生產(chǎn)裝置節(jié)能改造

馮利明

(河南佰利聯(lián)新材料有限公司,河南 焦作 454150)

河南長隆科技有限公司10萬t/a鋯酸鈉裝置于2022年2月建成投產(chǎn),該裝置分為燒堿濃縮和鋯酸鈉兩個生產(chǎn)裝置。燒堿濃縮裝置利用化工園區(qū)內(nèi)高鹽水處理裝置所生產(chǎn)的32%堿溶液,選擇三效逆流降膜蒸發(fā)工藝及熔鹽法連續(xù)生產(chǎn)工藝。進(jìn)行濃縮生產(chǎn)50%燒堿、99%液堿和片堿。其中2萬t/a 50%燒堿作為成品進(jìn)行出售;5萬t/a 99%燒堿生產(chǎn)中直接以液態(tài)的形式輸送給鋯酸鈉作為原料使用,以降低鋯酸鈉的生產(chǎn)成本;3萬t/a做成片堿出售。該工藝相較于其他蒸發(fā)裝置,增加了中間過渡75%堿液,且預(yù)留了75%片堿結(jié)片機(jī)生產(chǎn)線,若將來有需求需要生產(chǎn)75%片堿,可改進(jìn)工藝增加結(jié)片機(jī)生產(chǎn)。

生產(chǎn)裝置流程圖見圖1。

圖1 生產(chǎn)裝置流程圖

該裝置投產(chǎn)運(yùn)行一年來,為節(jié)約成本,降低能耗,根據(jù)生產(chǎn)情況和出現(xiàn)的問題,結(jié)合該裝置上下游生產(chǎn)實(shí)際情況對部分工藝生產(chǎn)進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)。

1 工藝蒸汽冷凝水的工藝改造

原設(shè)計(jì)為工藝蒸汽冷凝水送往鋯酸鈉裝置冷卻后作為隧道窯的堿霧吸收水使用,因工藝蒸汽冷凝水中含有0.5%的堿,導(dǎo)致在使用過程中效果不好,經(jīng)常堵塞噴淋管道。

經(jīng)過討論,決定用一次水做為鋯酸鈉裝置隧道窯堿霧吸收水,將工藝蒸汽冷凝水送到高鹽水分公司,代替純水進(jìn)入電解槽作為陰極液使用,陰極液加入純水是調(diào)節(jié)陰極液的堿濃度,而工藝?yán)淠泻膲A也可以有用。這樣既提高了工藝蒸汽冷凝水的價值,也解決了吸收水管道堵塞的問題,還降低了純水的消耗。

改造方案:將原工藝蒸汽冷凝水管道在進(jìn)入隧道窯堿霧吸收系統(tǒng)前管廊架上斷開,接入一次水作為吸收水。重新安裝一根長度約2 000 m,DN80 mm的304管道,與工藝蒸汽冷凝水管道連接送往高鹽水分公司,接入電解脫氯裝置二樓純水管道進(jìn)入電解槽,增設(shè)一個流量計(jì)、電導(dǎo)儀和自動切斷閥。

2 技術(shù)改造

2.1 改造原因

在2023年4月運(yùn)行過程中,因熔鹽爐使用的進(jìn)風(fēng)機(jī)電路板損壞,需99%堿生產(chǎn)裝置部分停車,而99%堿長期停車導(dǎo)致鋯酸鈉生產(chǎn)車間停車,將會影響整個東方鋯業(yè)公司產(chǎn)業(yè)鏈持續(xù)生產(chǎn)。經(jīng)評估討論后,嘗試用75%液堿代替99%液堿進(jìn)行生產(chǎn)。

2.2 改造方案

利用75%液堿預(yù)留做片堿的接口,用DN65 mm的鎳材管道直接連到隧道窯廠房內(nèi)的99%液堿緩沖槽內(nèi),替換99%液堿進(jìn)行生產(chǎn)。技術(shù)改造路線見圖2。

圖2 技術(shù)改造路線

2023年5月4日投入使用后,產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量正常,又連續(xù)運(yùn)行2個月后,通過對實(shí)際數(shù)據(jù)的整理,與使用99%液堿進(jìn)行對比,能源消耗降低明顯。

3 經(jīng)濟(jì)效益核算

3.1 工藝蒸汽冷凝水改造的經(jīng)濟(jì)效益

3.1.1投資金額

管道管件:DN80 mm不銹鋼球閥6個,304不銹鋼管道DN80 mm長2 000 m,流量計(jì)、自動切斷閥(利舊),電導(dǎo)儀1個,投資金額共31.64萬元。

3.1.2實(shí)際效益

實(shí)際運(yùn)行不到6個月,經(jīng)統(tǒng)計(jì)共使用冷凝水量為61 707 t。純水價格按8元/t,一次水價格按2元/t,折百堿按0.1萬元/t,工藝蒸汽冷凝水中堿含量按0.5%計(jì),則一年按10個月核算。年回收燒堿費(fèi)用51.42萬元,節(jié)約純水費(fèi)用61.39萬元,年效益81.17萬元。

3.2 由75%液堿代替99%液堿改造的經(jīng)濟(jì)效益

以4月使用99%液堿生產(chǎn)鋯酸鈉成品和6月使用75%液堿生產(chǎn)鋯酸鈉成品2個整月生產(chǎn)數(shù)據(jù)為例進(jìn)行核算。 生產(chǎn)99%液堿成本為805.48元/t,生產(chǎn)75%液堿成本為326.83元/t。使用75%液堿比99%液堿1 t堿成本降低478.65元/t。綜上所述,用75%液堿代替99%液堿生產(chǎn)鋯酸鈉時,鋯酸鈉成品噸成本可降低158.58元;以6月產(chǎn)量核算則可降低成本334 587.94元;每年按10個月連續(xù)生產(chǎn)計(jì)算,這樣每年可節(jié)約成本334.58萬元。年總經(jīng)濟(jì)效益為415.75萬元。

4 結(jié)論

通過改造后的連續(xù)運(yùn)行,工藝蒸汽冷凝水加入電解槽后各項(xiàng)工藝指標(biāo)運(yùn)行平穩(wěn),但使用75%液堿代替99%液堿運(yùn)行中,發(fā)現(xiàn)還存在一些問題:①使用75%液堿后,因堿溫約140 ℃,99%液堿溫度約350 ℃,所以隧道窯加熱反應(yīng)時間需要延長20～30 min,導(dǎo)致隧道窯產(chǎn)量下降;②使用75%液堿后,堿中含水量大,反應(yīng)過程中部分水汽夾帶粉塵量大,尾氣抽不完全,造成隧道窯周圍有粉塵飄落。

針對上述問題,后期將持續(xù)改進(jìn),比如將隧道窯的長度延長,解決加熱反應(yīng)時間和產(chǎn)量下降問題;將尾氣風(fēng)機(jī)抽氣量增加,解決粉塵問題?？傮w來說,生產(chǎn)工藝改造后,鋯酸鈉生產(chǎn)裝置運(yùn)行周期連續(xù)穩(wěn)定,生產(chǎn)成本降低顯著,增加了經(jīng)濟(jì)效益,提高了企業(yè)的市場競爭力。