离子膜烧碱工艺中能耗问题的研究

发布时间：2020-09-30

　　摘要：伴随着我国科学技术的进步，我国制造业水平发展迅速。近几年来，离子膜法烧碱生产取得了很大的发展，为进一步降低产品能耗，实现工业绿色发展提供了良好的条件。氯碱企业要以此为契机，不断提高技术水平，积极探索节能减排新技术，重视环境保护，保证企业长期健康发展。

　　关键词：离子膜烧碱工艺;能耗

　　1离子膜法烧碱工艺优点

　　离子膜法烧碱是20世纪80年代发展起来的一种新型烧碱工艺，与传统的金属阳极隔膜法烧碱工艺相比，具有明显的优越性。(1)工艺操作简单。采用高浓度的电解液制备离子膜法烧碱，不需蒸发就可得到高浓度的烧碱。(2)减少能源消耗。该工艺不需离子膜蒸发，可降低能耗。另外，电解和水循环的能量消耗也会相应减少，从而降低能耗。(3)减少污染。该废液在烧碱生产过程中可回收利用，对环境的危害小。(4)产品纯度较高。采用离子膜法烧碱可生产优质产品，其纯度可满足化纤行业的生产要求。(5)生产设备占用的空间较相对于其它烧碱生产工艺，离子膜烧碱工艺具有设备少、占地少的特点。(6)安全生产情况。离子膜法制碱工艺灵活而稳定。本发明能够适应大电流的变化，灵活控制生产。此外，该离子膜法烧碱操作维护方便，减轻了工人劳动强度。

　　2离子膜烧碱工艺中的节能发展方向

　　2.1节电方向

　　第一，为节省照明用电，以往所有灯具均采用自镇流(125 w)水银焊剂灯。由于电压的影响，这种灯的芯子容易烧坏，需要经常更换。若要降低成本，节省能源，就必须将所有灯具更换为40 W的节能型灯具。节能灯具如能使用一年，每年可节约2万度电。一家中型烧碱企业如果使用节能灯一年，每年可以节省电费80万元。第二，节约用电。若要省电省电，可将泵的回流改为变频器，即改用节流阀调节变频器的调速电机。马达工作效率更高，大大延长马达及泵的使用寿命，减少泵的机械磨损及维护时间。第三，电极零距离转换。零极距电池通过在两个双极性电池之间增加一个弹性网子，缩短了电极间的距离，减小了电阻，从而达到降低功耗的目的。对常规离子膜电解槽进行零极距改造，可使吨碱直流耗电量降低70 kwh/T。

　　2.2用水方向

　　离子膜烧碱生产过程中，随着生产规模的扩大，用水量也在不断增加。要节约用水，提高用水效率，充分综合利用水资源，合理安排公共工程建设。要实现这一目标，首先要回收泵密封冷却水。所以我们需要把所有的泵，水封溢流和蒸汽凝结水收集到循环水箱中，供不同的用户使用。这样一年可以节约1000吨水，水价按3吨计算，每年可以节约30万元。为确保离子交换膜的稳定性和电解性能，需要通过离子交换树脂对卤水进行二次净化。络合树脂可与二价金属离子结合，形成稳定的结构，进一步降低钙、镁含量。络合剂运行一段时间后，钠型树脂逐渐转变为钙型树脂，络合剂的络合力降低。该阶段需要对螯合树脂进行再生，并产生再生后的酸碱废水。污水收集到再生池中，经酸碱中和后进入盐水处理。三是使用氢气洗涤剂，从气瓶中提取的氢气含有大量盐雾，需要清洗。水洗过程中不能直接将洗涤水送到化学盐碱混合过程中。

　　3节能降耗技术

　　3.1采卤泵换型技术

　　采卤工序主要通过三台采卤泵，经过一年的运行，发现了两个主要问题，首先是流量匹配问题。为了能满足生产需要，两台泵必须同时运行，这种运行方式使得制盐能耗增加了将近两倍，从而导致该技术不具有很强的经济性，必须根据实际工况和执行机构的速度要求来进行。若为多级流速，则应考虑最大流量，且各种泵、阀均存在漏水现象，但可通过相应曲线进行调节。从根本上说，它主要是由执行机构向后计算，同时考虑了泵端泄漏和适当放大的另一种情况，即泵端端为机械密封的多级泵—盐水萃取泵。另外一个实用新型技术是用来提取井中的盐水，与泵一起使用的一种快速除去内部结晶的方法，它的结构是将进口部分安装在潜水电机上，将泵体安装在进口部分上，将出口部分安装在泵体上，将水引入套管连接到进水段和电机内部。进水段也可连接在泵体下方，潜水电机安装在泵体上，旁通水套连接在泵体侧面和进水段下的出口和软管上。抽盐水泵的进水口延伸到旁路套管的进水口，淡水从地面通过出水管直接引入泵体，然后盐水通过盐水泵的吸入口压入泵体，到达泵套的盐水，管道入口通过盐水泵水套压入采卤井。盐水泵电机变频减速，搅拌淡水。搅拌速度选择为正常运行速度的20%。该方法具有结构简单、性能稳定、使用方便快捷、省力、经济、对盐水泵内结晶进行快速处理等优点。

　　3.2盐泥泵换型技术

　　盐水处理过程中一般有两台盐浆泵，一用一备。一般在选择泥浆泵时应考虑以下几点：首先，整机最好是干式泵。发动机采用油室密封和一体式机械密封，能有效防止高压水和杂质进入发动机舱。其次，转轮外侧应有一个搅拌轮，这样沉积在水底的污泥可以在湍流中搅拌，然后泵出。余料叶轮、搅拌轮等过流部件采用高铬、高硬度的铸钢件，具有耐磨、耐腐蚀、吹扫能力强等特点，能通过较大的固体颗粒。目前，盐泥泵的转化技术有待改进。含盐污水含氯化钠5.92%，每天产生盐泥35吨。也就是说，每天损失氯化钠2072吨，相当于原盐的98%，也就是2114吨。按目前408吨/日的产量计算，将影响原盐单耗5.18kg/T，采用河水洗盐渣的方法，在渣池中增设工业水管，增加盐渣中氯化钠的溶解量。水溶性氯化钠通过板式压滤机框架溶解成盐，不溶性碳酸钙、硫酸钡、氢氧化镁送渣场处理。

　　3.3烧碱装置脱除氯酸盐工艺技术改造

　　目前烧碱厂大多采用热分解法脱除氯酸盐。氯酸盐通过加入盐酸(酸度约2.3mol/l)和加热(95℃以上)分解。国内先进的还原剂法氯酸盐脱除工艺已经成熟。除氯酸盐技改项目实施后，节约了蒸汽、盐酸、烧碱消耗，操作灵活性较大，可有效解决分解能力不足的问题。采用该技术，一套年产20万吨的烧碱装置，每月可减少废水约1000吨，减少蒸汽消耗约0.7t/h，按年运行8000小时计算，可节约蒸汽约5600吨，相当于448吨标准油，年效益355万元。

　　4工艺技术改造后运行效果

　　根据以上改造方案所研究的离子膜碱淡盐水除氯工艺，成功地解决了氯碱行业多年的原材料浪费、系统运行不稳定等问题，提高了我国离子膜碱水生产的控制和清洁生产水平。通过两年多的运行改进与调整，取得了以下成绩，见表1。

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　　结语

　　综合上文所述，我国环保形势日益严峻，如何加强环境治理，降低“三废”排放量，不仅关系到烧碱生产的成本和利润，而且关系到企业的生存和发展，因此，这是全行业普遍存在的问题。怎样充分利用现有设备，对其进行回收利用，节约能源，降低能耗，降低生产成本，已经成为每一个氯碱企业发展的重要途径。在新的环境保护形势下，在残酷的市场竞争下，只有不断创新，不断改造，才能实现可持续发展。