氯碱行业节能降碳技术总结与分析

氯碱行业节能降碳技术总结与分析

李春钢 ,郝爱欢, 高伟

陕西金泰氯碱化工有限公司

摘要：近年来，国家对于能源与碳排放两方面的管控日益严格，自2016年起，发电、石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、航空等重点排放单位进行了年度碳排放上报，并对上报数据进行了核查。2021年7月，全国碳排放权交易市场（电力行业）正式启动线上交易，在循序渐进的原则下，重点排放单位需加大控制温室气体排放力度，持续推进加强资源和能源综合利用，推进余热利用、蒸汽梯级利用、提高机电设备运行效率、整体工艺改进等措施，全面实施现有产业链的节能减排。基于此，对氯碱行业节能降碳技术总结与分析进行研究，以供参考。

关键词：电力；蒸汽；能源

引言

氯碱工业是重要的基础化工产业，氯碱企业的产成品涉及氯气、氢气、烧碱以及聚氯乙烯等物质，用于一些化学有机品、塑料、化纤等物质的生产。随着社会生产对相关化学用品使用量的增加，氯碱行业获得了较大的发展空间，但是生产量增加的同时各种废气、废水等污染物的排放量也随之增加，处理不当会对自然环境形成较大污染，不利于循环经济理念下社会的长久发展。因此对氯碱化工进行环保全过程管理体系的构建，实现对氯碱化工生产废水、废气等污染物的高效管理，已经成为当下氯碱化工生产企业面临的重要管理问题。基于循环经济发展的要求，在原有环保管理体系的基础上，结合氯碱化工生产全过程，强化生产过程的监督与管理，构建以生产流程为核心的环保管理体系与排放标准，形成常态化的环保管理机制，能够有效帮助氯碱企业节能、减排、增效。

1氯碱化工概述

氯碱化工生产相对较为复杂，生产过程涉及的原料、半成品、产成品多为化学物质，主要是在对食盐水电解之后生成烧碱以及氢气和氯气等物质，用作其他纺织品或冶金等生产的需要，因此是重要的化工基础性产业之一。现下氯碱行业多采用隔膜或离子交换的方式开展生产，过程中会产生大量的酸、碱性气体，例如：高浓度盐酸具有强烈的腐蚀性，泄漏会造成环境污染以及人员损伤；而氯气等不慎泄漏将会造成严重的空气污染，破坏大气臭氧层，而溶于水会形成强氧化性的次氯酸，与有机物结合产生致癌物质，甚至造成人员中毒。总体来说，氯碱化工的环保治理主要涉及“三废”：废水、废气和废渣。废气如氯气、氢气、酸碱雾，废水如氯水、碱水、硫酸、盐水，废渣如盐泥等。

2降低电解系统耗电量

2.1一次盐水钙镁含量

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。

2.2电损耗

通过蒸汽分离去除残余氯乙烯后,从聚合装置获得的PVC树脂进入干燥过程以净化水。首先,PVC纤维素通过纤维素输送进入离心机,离心机脱水后进入干燥机进行干燥;干燥、脱水后,PVC树脂通过干式换能器进入初级管道,从初级负压换能器系统将PVC树脂输送至二级旋流分离器,然后通过换能器进入二级换能管道;PVC管道二次树脂经二次输送风机加压后输送到包装仓库,最终由包装机包装成完整的产品。干式输送系统在同一条线路上使用4台风机(干式风机、风机、一次输送机、二次输送机),存在电能损耗现象。

2.3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。

3氯碱生产中的节能降耗技术

3.1 从浓缩膜溶液中提取氯化钠

(1)技术背景资料。我国传统的氯碱企业在生产过程中采用了脱硫,不仅运行成本高,对环境的危害也很严重,因此国内大多数氯碱企业都放弃了这种方法,采用了膜清洗设备。这种膜不具有与氯化钠交叉的能力,因此当浓缩物被排出时,会消耗大量的原盐。目前,中国企业大多采用冷冻工艺回收氯化钠,但冷冻工艺复杂,运行成本较高,更好的解决方案是加工后增加一批浓缩装置。(2)过程的简要描述。从膜脱水装置获得的浓盐水与蒸发的弱碱性纯净水混合,用静态搅拌器均匀混合,剩余的杂质经安全过滤器过滤,盐水输送到浓盐水分配容器。通过将进料泵送入膜脱硫装置,将过滤装置、盐水分成渗透溶液和浓缩溶液,从外部输送浓缩溶液,并将渗透溶液回收氯化钠。

3.2 清洁能源的发现和利用

在国家政策框架内,氯碱双碳企业除了优化自有燃煤电厂减少碳排放外,还满足能源结构转型的需要,根据当地实际寻求和利用清洁能源,积极调整能源结构,充分利用我国水、风、光、核能资源,从自有电源转换为电网点,减少碳排放,增加绿色电力利用比重,从根本上减少碳排放。此外,氢具有明显的优势,是优化能源结构和保障国家能源安全的战略选择,氯碱行业未来发展潜力巨大,前景广阔。氯碱企业参与区域氢能基础设施建设,逐步形成氢能研究、生产、储存、运输、贸易和应用的一体化氢能系统。聚焦氢电解技术,完成氢能设备、氢能网、氢能储运等重点企业规划,使氯碱能源产业成为新的战略性增长产业,实现从氯碱能源消耗向能源生产的转变。

3.3 蒸汽浓度的回收

(1)技术背景资料。在生产碱性液体时,蒸汽是加热盐水和碱性液体的热介质,可以产生质量较高的蒸汽冷凝液,一些氯碱企业将蒸汽冷凝液直接排放到管沟中,造成大量的废物,实际上可以送到脱盐水厂进行回收利用。(2)过程的简要描述。热交换器的冷凝水通过管道输送到蒸汽浓缩水收集器,然后将蒸汽浓缩水输送到海水淡化厂。

3.4 建立和改进监测工业能源消耗和二氧化碳排放的平台

深化重点能源消费单位节能管理方法,构建重点能源消费单位在线监测系统,工业企业应制定能源碳排放监测目标和步骤,完成碳评估和碳预测,实现关键数据的动态预警和报告;通过制定减少能源CO2排放的具体措施,企业必须降低能源消耗,减少能源CO2排放,提高整体运营效率。

3.5 循环泵的三轮现代化改造

存在泵偏离泵设计最有效工作点的问题,泵的运行效率较低,网络的性能与泵的性能不匹配。为了保持泵的流量,减少上升,降低能耗,确保泵排气阀完全打开,超过2/3的阀门完全打开,并由最终用户控制要求。天空能源化学采用三角旋转设计理论来更换车轮,不改变原来的电机和泵支架,不改变管网,变化小,更换周期短。

结束语

近年来,离子膜电解已成为主要工艺,该工艺具有产品单位高、设备投资少、占地面积小、产量稳定、产量高等优点。在此基础上研制了零电解槽,阴极电解槽与离子膜之间的距离几乎为零,极性电解槽的减小可以有效降低电解槽阴极侧的电压降,从而降低能耗。对于氯碱生产商来说,在最大限度地保护现有工厂和生产设施的基础上,对电解槽设备进行现代化改造,主要消耗能量,提高电解槽的电流密度,同时降低每种产品的能耗,无疑是通过节能和减少碳排放来实现的可行和有效的。

参考文献

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