氯碱企业节能降耗技术分析

尹书军

德州实华化工有限公司   山东省德州市  253000

摘要：进入二十一世纪，我国的社会经济水平不断提升，带动了我国各行各业快速发展，化工产业也成为了我国国民经济重要的支柱产业之一，是社会发展中不可或缺的重要行业。但与此同时，化工产业的飞速发展给生态环境带来了影响，经济快速发展消耗了大量的能源，也带来碳排放的压力。目前中国政府相关部门已经充分意识到这一问题的重要性，开始不断根据实际情况制定并出台相应政策，号召各行业节能减排。文章系统阐述氯碱工业在实际发展过程中进行节能降耗的重要意义，并结合实际情况对节能降耗的相关技术进行全面分析。

关键词：氯碱；生产；节能降耗

引言

为坚决贯彻国家关于实现碳达峰、碳中和的政策要求，氯碱行业已经开展了相关产业政策、碳排放现状、行业发展趋势和热点等重大问题的研究，以碳达峰、碳中和目标为契机，通过加快调整产业结构、推动科技创新、不断提升能效和增加清洁能源使用等切实有效的措施，加快行业绿色低碳转型和高质量发展，力争尽早实现碳达峰，为国家总体实现碳达峰目标和碳中和愿景做出积极贡献。

1工艺流程简述

电解槽阳极室产出的湿氯气和淡盐水经气液分离器分离后，氯气进入氯气总管，温度约在80℃，并且被水蒸气所饱和，内含大量热能不但没有被利用，而且要消耗大量自来水将这部分热能移除。另一方面进螯合树脂塔过滤盐水温度需达到60～65℃，而从化盐工序输送到二次盐水精制工序的过滤盐水温度约50℃，要用大量蒸汽将其加热至63℃左右。在电解槽至氯气洗涤塔之间安装钛材质（Φ500mm×6754mm，F=90m2）列管换热器1台，盐水走管程，氯气走壳程，利用从电解槽产出的高温湿氯气预热过滤盐水，将过滤盐水温度提升至65℃左右，不再使用蒸汽加热，工艺流程示意图见图1。

图1湿氯气预热过滤盐水工艺流程示意图

2氯碱企业节能降耗技术

2.1膜脱硝浓缩液中氯化钠的回收

(1)技术背景。我国传统氯碱企业在生产过程中采用的是钡法除硝，不但运行费用高且对环境的破坏较为严重，因此目前我国多数氯碱企业已经摒弃了这种方式，使用膜法脱硝装置。该膜对氯化钠没有截流能力，因此如果排放浓缩液，会浪费大量原盐。针对这一问题，目前我国多数企业采用冷冻工艺对氯化钠进行回收，但冷冻法施工流程较为复杂且运行成本高，最好的解决办法是增加一套浓缩液后处理装置。(2)工艺简介。将膜法脱硝装置得到的浓缩盐水与蒸发的弱碱性纯水进行混合，并通过静态混合器使混合均匀，对于剩余杂质，需要通过保安过滤器对其进行过滤，将盐水送入浓缩盐水配水罐。通过进料泵进入膜法除硝装置，过滤单元，将盐水分离为渗透液和浓缩液，将浓缩液送出外界，而渗透液回收氯化钠。

2.2节能技术改造

（1）离子膜电解槽节能技术改造是指普通离子膜电解槽通过减小阴阳极间距，降低槽电压，达到节能降耗目的。主要以膜极距（零极距）离子膜电解技术为主，该技术成熟，节能效果明显，已在行业推广运行多年，该电解槽与普通极距离子膜电解槽相比，生产每吨烧碱可节电70~100kW·h。据不完全统计，目前行业还有近百万吨离子膜电解槽未实施膜极距技术改造，改造后每年还可节约电量1亿kW·h，具有较大改造升级潜力。（2）随着蒸发技术的发展，三效逆流蒸发技术具有一定节能优势，已成为烧碱蒸发的主流技术。四效逆流蒸发技术刚刚起步但还可进一步降低蒸汽消耗，节能优势更加明显。以高浓度烧碱和固片碱产品结构为主的氯碱生产企业，可通过实施蒸发节能技术改造或装备升级换代，进一步降低蒸汽消耗量，提升企业能效水平。（3）氯化氢合成是每个氯碱企业都配套建设的生产装置。氯气与氢气反应生成氯化氢时释放出大量反应热，可以用来副产蒸汽。通过对现有普通氯化氢合成炉升级换代到副产中压蒸汽的氯化氢合成炉，可实现氯化氢合成余热利用，减少企业外购或自产蒸汽，起到节能减碳效果。

2.3一次盐水精制中磷酸盐的应用

(1)技术背景。将碳酸钠和氢氧化钠为机制系在一次盐水工序与钙镁离子反应，从而除去钙镁离子，延长电解槽使用寿命，需要注意的是，一次盐水中的钙镁离子质量分数不能超过1×10-6，通过螯合树脂塔在二次盐水工序对其进行吸附，进一步降低钙镁离子质量分数，使其低于2×10-8。为保证树脂的吸附能力，需要再生清洗螯合树脂塔。树脂塔的再生费用主要取决于其再生周期，树脂塔的再生周期主要取决于一次盐水钙镁离子浓度。为缩短螯合树脂塔再生周期，目前我国多家氯碱企业相关人员针对这一问题进行了深入研究，发现可以将磷酸盐加入盐水中，相对来说磷酸钙以及磷酸镁的容积更低，因此可以降低钙镁离子浓度。只要钙镁离子浓度降低就可以大幅度延长螯合树脂塔的再生周期并降低其运行负荷。(2)工艺简介。钙镁离子在一次盐水中与碳酸钠和氢氧化钠发生反应，过滤器对发生反应后的钙镁离子进行过滤，在后续反应器内加入磷酸或磷酸钠，其会与盐水中剩余的微量钙镁离子继续反应，再次通过过滤器对其进行过滤，然后送入螯合树脂塔精制。磷酸根过量会对电解槽电压造成一定影响，因此需要对其进行合理控制，保证磷酸根过量质量分数不超过3×10

-5。

2.4寻找和使用清洁能源

在国家“双碳”政策背景下，氯碱企业除优化自备火电厂降低碳排放外，顺应能源结构变化需求，依据当地实际情况寻找和使用清洁能源，主动调整用能结构，充分利用中国水电、风电、光伏、核电资源，由自备电向网点转化，从源头减少二氧化碳排放量，全面提升“绿电”的使用比例，从根本上减少碳排放。此外，氢能具备明显优势，是优化能源结构、保障国家能源安全的战略选择，氯碱行业氢能未来发展潜力巨大，前景广阔。氯碱企业参与区域氢能基础设施建设，逐步形成集氢能科研、制取、储运、交易、应用一体化的氢能产业体系；立足氢能产业发展各主要环节，建设区域产业联盟，实现“气-车-站-用”同步发展；关注电解制氢技术，在氢能装备、加氢网络、氢能储运等领域完成关键企业布局，使氯碱氢能产业成为新的具成长性战略新兴产业，实现氯碱由“耗能”向“造能”方向转变。

结语

降低生产过程中的能源消耗不仅是企业降低生产成本，提高产品竞争力的需要，也是响应国家“节能减排”和“可持续发展”的需要。通过技术改造将生产过程中产生的能源再利用到生产过程中去实现能源的循环利用，以达到节能降耗的目的。

参考文献

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