氯碱行业节能降碳技术总结与分析

鲁秀秀  王信刚 吉利霞

新疆圣雄氯碱有限公司   新疆维吾尔自治区  吐鲁番市838100

摘要：近年来，国家对能源和碳排放进行了严格管控。从2016年开始，重点排放单位必须年度上报碳排放数据，并接受数据核查。为了循序渐进，全国于2021年7月启动了碳排放权交易市场，特别是电力行业。重点排放单位需要采取措施，加强温室气体排放的控制，推进资源和能源综合利用，实施节能减排，例如推进余热利用、蒸汽梯级利用等措施，以全面减少现有产业链的碳排放。

关键词：氯碱行业；节能降碳技术；应用

1氯碱行业节能降碳技术的重要性

（1）减少能源消耗。氯碱行业的主要能耗来自于电力和蒸汽，因此在生产过程中采用节能技术，如余热回收、高效发电等，能够降低能源的消耗，减少CO2的排放。（2）优化生产工艺。氯碱行业的生产过程涉及多个环节，如电解、气化、蒸汽等，采用先进的生产工艺和设备，能够提高生产效率，减少CO2的排放。（3）废气处理和利用。氯碱行业生产过程中产生大量的废气，采用废气处理和利用技术，如脱硫、脱氮、脱碳等，能够减少CO2的排放，同时也能够实现资源的循环利用。（4）推广清洁能源。氯碱行业在生产中大量使用化石燃料，采用清洁能源，如天然气、太阳能等，能够有效地减少CO2的排放，同时也能够减少对环境的污染。

2氯碱行业节能降碳技术的应用

2.1降低电解系统耗电量

2.1.1粗盐水过碱量

盐水一次精制系统分为预处理器与凯膜过滤器串联、陶瓷膜过滤两种精制技术，首先加入氢氧化钠除去其中的镁离子，再加入碳酸钠除去其中的钙离子。生产过程中所用原材料全部为海盐，钙、镁含量波动较大，依靠人工分析原盐含镁量存在数据滞后、代表性差的问题。通过技术改造，在折流槽以及粗盐水槽处增设pH计辅助监控，测定粗盐水镁离子反应过程中的pH值变化梯度。同时在粗盐水泵出口安装在线过碱量分析仪，所有数据均传输至DCS系统，实现粗盐水过碱指标的精细控制。过碱量在线分析仪利用电位滴定的方法原理来进行检测，在滴定过程中通过测量电位变化以确定滴定终点。用盐酸标准滴定溶液和氢氧化钠反应，在滴定过程中检测指示电极电位的变化并根据电极电位的“突跃”来确定滴定终点。

2.1.2一次盐水钙镁含量

一次盐水质量一旦出现问题，势必增加树脂塔精制负荷。在凯膜过滤器、陶瓷膜过滤器出口一次盐水管线上引分支管线至一次盐水钙镁分析仪，提高在线分析仪使用效率。钙镁分析仪是利用吸光光度法来进行检测的，即一束单色光通过有吸收物质的溶液后，溶液的吸光度与溶液中吸光物质的浓度成正比。同一物质不同浓度的溶液，在一定波长处吸光度随浓度增加而增大。钙镁在线分析仪根据不同检测点，选用不同量程，实时检测盐水质量。一次盐水钙镁离子在线分析仪采用620nm波长可见光分析盐水中0～3mg/L的钙镁离子。

2.1.3二次盐水钙镁含量

在一次盐水精制过程中，钙、镁离子和其他多价金属离子通过化学沉淀并经陶瓷膜过滤器处理能降低到10-6数量级，为了离子膜性能的优质稳定，需要通过离子交换树脂进行二次盐水精制。螯合树脂工作一段时间以后，吸附了盐水中的金属离子，由钠型树脂逐步转化为钙型树脂，丧失吸附能力，这时需对螯合树脂进行再生。再生周期为1次/d，再生步骤分为水洗一、反洗、酸再生、水洗二、碱再生、水洗三、等待一、盐水填充、等待二等9个步骤。二次盐水质量的优劣直接影响电解槽电耗的高低，以及离子膜的使用寿命。在树脂塔出口二次盐水管线安装二次盐水钙镁分析仪，采用620nm波长可见光分析盐水中0～100μg/L的钙镁离子。通过安装在线分析仪，实现二次盐水质量的实时监控，为后续延长树脂塔再生时间，降低再生成本奠定基础。

2.1.4增加TOC分析频次

原盐中TOC含量异常会造成盐水系统TOC富集，有机物在阳极液中发生氧化反应，使阳极液起泡，增加了阳极室中气体的体积分数，增加阻抗。同时，会破坏电流分布，干扰阳极室中阳极顶部流量，影响电解液分布，影响电解液的浓度，造成局部压力波动。盐水中有机物含量超过10mg/L时，槽电压快速上涨、零点电位差波动、电流效率下降。为保障盐水品质受控，增加原盐入厂、一次盐水的TOC分析检测，明确控制范围。同时在一次盐水管道安装TOC在线分析仪，提高检测频次。

2.2副产蒸汽高效利用

2.2.1烧碱系统用汽

烧碱系统蒸汽耗用点为盐水与蒸发。其中盐水工序主要为化盐水升温、助剂配制、压滤机水洗环节等。蒸发工序采用降膜蒸发工艺，每个降膜蒸发管的上部配有造膜头，碱液均匀流入管束，进到管内壁，沿着管内壁形成不间断降膜，与管外热源进行换热，被蒸发浓缩。合成炉根据下游工序需求副产不同压力的蒸汽，0.8MPa蒸汽通过管道输送至蒸发工序蒸汽分配台，与外网蒸汽同时用于碱液浓缩升温。0.4MPa蒸汽输送至盐水换热器、助剂配制罐，各环节的蒸汽冷凝液收集至冷凝水罐，通过管道输送至合成工序用于蒸汽炉纯水补给。冬季生产时蒸汽冷凝液优先供给管道伴热，伴热回水供给盐水工序助剂配制及板框压滤机水洗，进而实现低品质热源的高效利用。

2.2.2聚氯乙烯系统用汽

聚氯乙烯系统蒸汽耗用点为盐酸脱吸、聚氯乙烯反应用水升温、聚氯乙烯汽提、聚氯乙烯干燥工序等。粗氯乙烯经过组合塔去除过量氯化氢气体的同时产生浓盐酸，浓酸进入浓酸解吸塔，解吸出HCl气体。氯化氢气体则送往一二期氯化氢总管再利用。塔底的稀酸，进入盐酸深脱吸系统，脱出氯化氢用于转化反应，酸性水用于组合塔循环使用。聚氯乙烯聚合工序根据反应温度需求对入釜纯水进行蒸汽升温，反应产生的浆料经过汽提塔汽提处理脱除浆料中的大部分VCM后送至离心干燥工序，通过离心机脱水、流化床干燥，制备聚氯乙烯成品。副产蒸汽根据下游用户不同的压力需求，铺设独立管线，冷凝水回收用于聚合反应，热量回用的同时，降低纯水消耗。

2.3降低冷冻水系统电耗

冷冻水温度控制在5～7℃，制冷技术分别采用螺杆制冷压缩机组、离心式制冷机组、温水吸收式溴化锂机组和闭式冷却塔。其中溴化锂机组和闭式冷却塔对比传统电制冷工艺大幅降低了电量消耗。溴化锂机组使用氯化氢合成、氯乙烯转化工序热水作为热源，吸收剂采用溴化锂溶液。制冷剂经泵喷淋进入蒸发器，在真空状态下，吸热蒸发，使管内冷水降温。蒸发产生的制冷剂蒸气在吸收器中被来自发生器的具有强吸湿能力的浓溴化锂溶液吸收，以保持容器的真空状态，吸收制冷剂蒸气后的稀溴化锂溶液由溶液泵加压经热交换器换热后送入发生器，在发生器中稀溶液经热水加热，分离成制冷剂蒸气与浓溶液。制冷剂蒸气进入冷凝器中，被冷却凝结成液体后，进入冷剂箱继续循环使用。高温浓溶液经热交换器与稀溶液换热后回到吸收器，完成制冷循环。闭式冷却塔利用冬季低温时段运行，主要构件包括塔本体、上部散水槽、下部水槽、热交换器、填料、风扇、喷淋泵、防滴装置等。喷淋泵将下部集水槽循环用水输送至塔顶淋水槽，通过填料均匀分布于散热管上，风机逆流排风带走塔内热量，利用水本身的蒸发潜热带走管内冷水热量，制取合格冷水。溴化锂机组合理平衡化学反应余热利用，闭式冷却塔利用冬季低温环境降低水温，减少公用工程系统耗电。

3结语

盐水精制系统增设过碱、钙镁、TOC等在线仪表，并将数据引入DCS系统，设置相关报警值，强化过程管控，以应对不同季节的原盐杂质含量大幅波动，同时为延长树脂塔在线运行时间奠定基础，降低再生耗用的助剂成本，提高经济效益。随着盐水品质提升，槽温细化调整，不同电解槽负荷差异化匹配，有效降低烧碱系统耗电量。副产蒸汽热量梯级利用，蒸汽一次利用后，冷凝液依次用于全厂供暖和助剂配制，降低外购蒸汽量。冷凝水用于聚合反应及合成炉补水，降低纯水购入量，降低生产成本，推进企业绿色发展。

参考文献

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