节能措施.docx
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节能措施
蒸发阶段
利用现有的厂房和主要设备,采用空心环网板及缩放管强化传热技术对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ效蒸发器的加热室进行改造,提高强度,增加产量。
采用该技术后蒸发器的蒸发强度可从10kg/（m2·h）提高到13kg/m2·h）,在国内同行中处于领先水平,并开创了缩放管应用于烧碱蒸发的先例。
由于采用了强化传热技术,所以在不增大设备外形尺寸的情况下,可大幅提高装置能力,对在老装置上扩产改造受场地限制的情况下尤有优势[1]。
另外,喷射冷凝器的上水由河水改为循环水,以改善水质,提高喷射冷凝器的效能,进而提高Ⅲ效蒸发器的真空度。
采用变频调速技术取代原回流调节来改造氯气输送恒压控制系统,采用变频调节可节电20%~30%,可节电800MW·h/a[2]。
由于是在老装置上进行改造,为了最大限度地减少对生产的影响,因此整个项目分段实施。
2002年6月完成了蒸发改造,蒸发系统采用强化传热技术后,不仅装置能力大幅提高而且蒸汽单耗也明显降低,汽耗下降0.2t/（t·100%NaOH）。
之后,我公司又实施了氯气变频恒压控制系统的改造,氯泵采用变频调节后,单泵节电率大于30%,最大时节电率可达50%,节能效果十分明显。
在2003年初利用电化厂大修的机会,对氯氢处理、整流、盐酸、液氯、次氯酸钠等工段实施了改造,现在整个项目已全面建成,并顺利投产,装置运行情况良。
1液氯包装气化热水循环改造
1"1液氯包装气化热水循环工艺流程
氯碱分厂液氯包装设计采用气化包装法,需0<35MPa蒸汽将热水罐中生产上水加热至70～80℃,自流入气化罐夹套内,使其中的液氯气化产生一定压力的氯气,将液氯贮槽内的液氯压入到液氯钢瓶中,在此过程中夹套内水温降至60℃时排放。
1.2电解
目前,我国烧碱生产隔膜法和离子膜法并存。
离子膜法烧碱工艺是当前世界上工业化生产烧碱最先进、最经济的电解技术,与隔膜法电解相比,在节能方面具有巨大的优越性。
表1离子膜法与隔膜法能耗比较表（电的热值按等价热值计算）
1.8过氧化氢生产
以往过氧化氢生产大多采用蒽醌法镍触媒工艺,本项目过氧化氢生产采用蒽醌法钯触媒工艺,与镍触媒工艺相比,其节能优势明显:
节电:
蒽醌法镍触媒工艺每吨产品耗电约500kwh,而钯触媒工艺耗电约240kwh[1],节约50%以上。
其原因是由于钯触媒不需制备,且可以多次再生使用,因此工艺中省去镍触媒配制工序,取消了触媒配制釜等转动设备,因而减少了电能消耗。
节约蒸汽:
蒽醌法镍触媒工艺每吨产品耗蒸汽约2吨,而钯触媒工艺耗蒸汽不到0.5吨[1],节约75%以上。
本项目年产10万吨过氧化氢,每年可节电2600万kwh,节约蒸汽15万吨。
1.9空气压缩机
本项目采用水冷式螺杆压缩机代替传统的活塞式压缩机,机组气量控制系统包括螺旋阀和进气蝶阀,能大幅度降低机组在部分载荷下的能耗。
与进气节流式或常规加载/卸载控制方法相比,可节能高达17%,其节能效果相当显着。
1.10其它节能措施
氯碱生产装置中很多地方需要调节流量,如盐水、烧碱溶液的流量控制就是电解装置中重要的控制指标,过氧化氢生产中工作液、氢化液、氧化液的流量也需要严格控制。
常规采用变送器加调节阀的方法,管路阻力大,能耗较高,且投资也较大。
本项目考虑尽量采用变频调节的方法,大大地减少泵后的阻力,可降低输送泵的电能消耗。
5 蒸发工序减少外加水量
（1）成功改造了蒸发装置计算机控制系统,使蒸发器液面合格率达到100%,大大减少了二次蒸汽带出的碱沫量,既降低了碱损失,又杜绝了因蒸发器掉液面引起的盐结晶堵塞加热室情况的发生,解决了频繁洗效的问题,洗效周期由原来的3~5天延长到7~9天,提高了生产负荷,减少了洗效水量,降低了蒸汽消耗。
（2）离心机进料过程中,由于料浆含固量高达60%~80%,常常造成进料管道堵塞。
为保证进料通畅,过去一直通入一次水对管道进行处理,这部分水进入母液后又进入碱系统,造成蒸发碱系统增加水量2~3m3/h,虽保证了离心机正常运行,但增加了蒸汽消耗。
后改用淡碱疏通,效果很好,同时避免了外加水,母液质量浓度提高了5~10g/L,降低了蒸汽消耗。
（3）蒸发浓碱出料罐、沉降罐需定期采盐,过去采盐不及时,就采取用水融化盐的方法把盐采出,后来对出料罐、沉降罐采用定期采盐方式,避免了结块情况,同时在采盐过程中,也采用一定量的淡碱进行采盐,效果很好,减少了外加水量,粗略估计每天节水约20m3。
6 蒸发水冷却循环系统废水处理
提高Ⅲ效蒸发器的真空度可以增大末效及整个蒸发系统的传热温差,降低蒸汽的消耗量。
但实际生产运行过程中,大气冷凝器易结垢堵塞,造成真空度大幅下降,降到一定程度,就不得不停车处理。
山东德州石油化工总厂热电厂水处理工序离子交换树脂再生过程中产生了大量的酸碱废水,原来直接排入地沟,既污染环境,又浪费了水资源。
后来对这部分水进行测试分析,发现有时呈碱性有时呈酸性,但总体呈弱酸性。
蒸发循环水系统始终呈碱性,而且随着循环时间的增加碱性也增强,特别容易结垢。
经研究决定把离子交换树脂再生过程产生的废水打入蒸发凉水循环系统,利用酸性废水中和碱性循环水,并且正好处理循环过程中对管道系统形成的水垢,并清洗了大气冷凝器筛孔。
几年的实际运行证明,不仅节约了大量的水资源,而且大气冷凝器系统再没有被堵塞,真空度一直保持在0.085MPa以上的较高水平,大大降低了蒸汽消耗。
同时杜绝了水处理废水直接排入地沟对环境造成的污染,每月可节水5000m3。
7 降低蒸发工序动力电耗
蒸发工序动力设备多,动力电消耗较高。
为降低能耗,对3套蒸发装置进行了全面的工艺计算以及分析、测试,结合平时生产运行的情况对重点设备进行了改进。
对旋液分离器的关键尺寸进行了调整,使之更有利于盐碱分离;对采盐泵的流量、扬程进行了适度下调,采盐泵电机由45kW降至37kW,而采盐效果没有影响,节电效益明显,按3套装置共6台采盐泵计,粗略估算可节约电机功率48kW,每月节电3万kW·h以上。
螺旋板式换热器的特点是:
①设备由2张钢板卷制,形成了2个均匀的螺旋通道,2种传热介质可全逆向流动,大大增强了换热效果,即使2种小温差介质,也能达到理想的换热效果;②单台设备不能满足使用要求时,可多台组合使用,安装及管线连接方式有并联和串联;③换热器螺旋通道的端面采用焊接密封,具有较好的密封性;④在壳体上的接管采用切向结构,局部阻力小,由于螺旋通道的曲率是均匀的,液体在设备内流动没有大的转向,总的阻力小,
流速增加可使传热能力提高。
主要产品烧碱综合能耗由357kg/t下降到340kg/t,优于国家离子膜烧碱360kg/t限制标准。
烧碱单位产品综合能耗、交流电消耗限额及计算方法
1范围本标准规定了电解法（隔膜法、离子膜法）烧碱单位产品综合能耗和交流电耗的限额指标及计算方法。
本标准适用于对采用电解法（隔膜法、离子膜法）工艺生产的烧碱单位产品综合能耗和交流电耗的考核，也是氯碱企业对电解法烧碱单位产品综合能耗及交流电耗计算的依据。
2术语和定义本标准采用下列术语和定义。
烧碱产品综合能耗在报告期内烧碱产品生产全部过程中的能源消耗总量。
包括生产系统、辅助生产系统和附属生产系统的各种能源消耗量和损失量，不包括基建、技改等项目建设消耗的、生产界区内回收利用的和向外输出的能源量。
烧碱单位产品综合能耗用折100%烧碱（NaOH）单位产量表示的综合能耗，包括直接消耗的能源量，以及分摊到该产品的辅助生产系统、附属生产系统的能耗量和体系内的能耗损失量。
烧碱单位产品交流电耗用折100%烧碱单位产量表示的直接消耗的交流电量，即电解工艺耗电，不包括动力设备等的耗电量，以交流电进入整流变压器的交流电表读数为准。
3电解法烧碱产品能耗范围电解法烧碱产品是指采用食盐电解方法生产的、符合国家标准的成品烧碱。
电解法烧碱生产工艺分隔膜电解法、离子膜电解法两种工艺。
电解法烧碱产品折合100%氢氧化钠计算产量，不合格品不计入成品产量，不合格品消耗的能源则全部计入总能源消耗量中。
烧碱产品生产全部过程中的能源消耗总量，包括生产系统、辅助生产系统和附属生产系统的各种能源消耗量和损失量，回收利用烧碱生产界区内产生的余热、余能及化学反应热，不计入能源消耗量中。
供界区外装置回收利用的，按其实际回收的能量从本界区能耗中扣除。
利用界区外和在烧碱生产界区内耗用的电解法制烧碱副产氢气计入能源消耗中。
烧碱产量一律不包括自用碱与碱损，并按质量标准含量折百计算。
4烧碱单位产品能耗和交流电耗限额烧碱单位产品能耗包括综合能耗和电解交流电耗，现有烧碱单位产品能耗限额应符合表1要求。
表1烧碱单位产品能耗限额
单位为质量分数（％）离子膜法液碱≥离子膜法液碱≥综合能耗限额kgce/t≤470≤5701电解交流电耗限额kWh/t≤2400
单位为质量分数（％）离子膜法固碱≥隔膜法液碱≥隔膜法液碱≥隔膜法固碱≥综合能耗限额kgce/t≤890≤935≤1080≤1300≤2400电解交流电耗限额kWh/t≤2400
注：
1、离子膜法液碱浓度每增加1％，综合能耗指标增加2、上述是年度累计平均烧碱单位产品综合能耗、交流电耗
5计算方法电解法烧碱单位产品综合能耗的计算电解法烧碱单位产品综合能耗系指生产单位按照电解法烧碱产品所消耗的综合能耗量。
电解法烧碱产品综合能耗按下式计算：
Σ（ek）+Σ（efk）×1000Ed=W式中：
Ed――电解法烧碱单位产品综合能耗的数值，单位为kg标准煤/t；e――报告期电解法烧碱产品消耗的各种能源实物量的数值，单位为t；ef――电解法烧碱报告期产品消耗的各种辅助、附属生产系统能源实物量和损失量的数值，单位为t；k――某种能源折标煤系数的数值；W――报告期电解法烧碱产品折百总产量的数值，单位为t。
注：
电解法烧碱产品综合能耗是指企业在报告期内电解法烧碱产品在生产过程中，消耗的各种能源经综合计算后得到的以标准煤量表示的能耗量。
电解法烧碱产品交流电耗的计算交流电总消耗量（kWh）单位产品烧碱耗交流电（kWh/t）＝隔膜（离子膜）液减折百产量（t）以交流电进入整流变压器的交流电表读数为准，不与氯气分摊电量。
没有安装电度表的企业，以安装的总交流电度表指示的交流电量扣除动力系统安装的交流电度表的交流电量后计算所消耗的交流电量。
烧碱产品能耗分摊计算压缩空气、氮气等耗能工质可按为所消耗的动力用电、水等能源的实际消耗量计算能耗量。
如涉及到供多种产品使用的压缩空气、氮气等耗能工质用量，要将总用量进行分摊，具体按下式计算（以压缩空气代表）：
某产品压缩空气的用量烧碱某产品压缩空气系数（％）=………………
（1）压缩空气总用气量则：
该产品空压机运行所消耗的动力用电＝空压机运行所消耗动力用电×烧碱某产品压缩空气系数………………………
（2）该产品空压机运行所消耗的水量＝空压机运行所消耗水量×烧碱某产品压缩空气系数……………………………（3）烧碱产品耗用压缩空气、氮气等耗能工质由外部提供的，其耗能量可按提供的折标系数计算耗用。
离子膜法致烧碱的工艺简介
摘要：
本文着重介绍了离子膜法制烧碱的生产工艺过程中的离子膜法碱液蒸发的特点以及2影响碱液蒸发的因素。
关键词：
离子膜法隔膜法蒸汽分离器
离子膜法制烧碱是烧碱生产工艺的常用制法之一，但是在目前烧碱生产工艺中所见的比例并不是很大，所以我们必须仔细的认识一下子膜法制烧碱的工艺特点
1.离子膜法碱液蒸发的特点
1.1流程简单，简化设备，易于操作
由于离子膜碱液仅含有极微量的盐，所以，在其整个蒸发浓缩过程中，即使是生产99%的固碱，也无须除盐。
这就是极大的简化了流程设备，即隔膜碱蒸发必须有的除盐的设备及工艺工程都被取消（如旋液分离器、盐沉降槽、分离机、回收母液贮罐等），而且，由于在蒸发过程中没有盐的析出，也就很难发生管道阻塞，系统打水问题，使操作容易进行。
1.2浓度高，蒸发水量少，蒸汽消耗低
离子膜法碱液的浓度高，一般在30%～33%，比隔膜法碱液的10%～11%要高很大，因而大量的减少了浓缩所用的蒸汽。
若以32%的碱液为例，如果产品的浓度为50%，则每吨50%的成品碱需蒸出水量为：
而隔膜法电解碱液若同样浓缩到50%，则一般要蒸出6.5t的水量（隔膜碱液浓度按10.5%计）。
也就是说，浓缩到同样的50%，离子膜碱液蒸发比隔膜碱液蒸发少蒸出约5.4t水。
由于蒸发水量的减少，蒸汽消耗就大幅度下降。
以双效流程为例，一般仅耗汽0.73～0.78t/t（100%碱），另外蒸汽的空间也相应的减少，使设备的投资也相应的降低。
2影响碱液蒸发的因素
2.1生蒸汽压力
蒸汽是碱液蒸发中的主要热源，生蒸汽（或称一次蒸汽）的压力高低对蒸发能力有很大的影响。
通常较高的一次蒸汽压力，使系统获得较大的温差，单位时间所传递的热量也相应的增加，因而也使装备具有较大的生产能力。
当然，蒸汽压力也不能过高，因为过高的蒸汽压力容易使加热管内碱液温度上升过高，造成液体的沸腾，形成汽膜，降低了传热系数，反而使装备能力受到影响。
同样，蒸汽压力偏低，经过加热器的碱液不能达到需要的温度，减少了单位时间内的蒸发量，使蒸发强度降低。
因此，选择适宜的蒸汽压力是保证蒸发强度的重要因素。
另外，保持蒸汽的饱和度也是至关重要的。
因为，饱和蒸汽冷凝潜热是其可提供的最大热量；再则，保持蒸汽压力的稳定也是保持操作的主要因素之一，因为，加热蒸汽压力的波动，就会使蒸发过程很不稳定，从而直接影响了进出口物料的浓度、温度，甚至影响液面、真空度、产品质量等。
2.2蒸发器的液位控制
在循环蒸发器的蒸发过程中，维持恒定的蒸发器液位是稳定操作的必要条件。
因为液位高度的变化，会造成静压头的变化，使蒸发过程变的极不稳定，液位高度低，蒸发及闪蒸剧烈，夹带严重，使大气冷凝器下水带碱，甚至跑碱；液位过高，会使蒸发量减小，进加热室的料液温度增高，降低了传热有效温差，另外也降低了循环速度，最终导致蒸发能力下降。
因此，稳定液位是提高循环蒸发器蒸发能力，降低碱损失，降低汽耗的重要环节。
2.3真空度
真空度是蒸发过程中生产控制的一个重要的控制指标，它是在现有装置中挖掘，提高蒸发能力的重要途径，也是降低汽耗的重要途径。
因为真空度的提高，将使二次蒸汽的饱和温度降低，从而提高了有效温度差，除外，也降低了蒸汽冷凝水的温度，因而也就更充分的利用了热源，使蒸汽消耗降低。
真空度的高低与大气冷凝器的下水温度有关（该温度下的饱和蒸汽压），也与二次蒸汽中的不凝气含量有关。
所以，提高真空度的途径之一是降低大气冷凝器下水温度，即降低其饱和蒸汽压，但水温过低，耗水量过大，会造成成本升高。
一般控制水温在28～40℃（见表1）。
提高真空度的另一途径就是最大限度的排除不凝气体。
通常的办法是：
①采用机械真空泵；②采用蒸汽喷射泵；③采用水喷射泵。
这三种办法中以①、②较佳，方法③因为受水压力的影响，很难获得较高的真空度。
表1与下水温度平衡时的真空度
下水温度，℃
30
35
40
45
50
真空度，kPa
96
95
93
91
88
采用蒸汽喷射泵排除不凝气体，这种方法在国外的蒸发流程中被广泛的运用，真空度一般可达到90.7～96.0kPa。
水喷射大气冷凝器在国内蒸发流程中被广泛的使用，其真空度仅在80.0～88.0kPa。
真空度与蒸汽饱和温度之间的关系见表2。
表2真空度提高时的蒸汽饱和温度差
真空度，kPa
85
87
90
93
蒸汽饱和温度，℃
55
52
47
41.5
相对温度差，℃
3
5
5.5
2.4电解碱液浓度与温度
由于离子膜电解碱液的浓度较高，所以对其浓缩蒸发非常有利，其汽耗远比隔膜法低。
我国从国外各公司引进的离子膜装置的电解碱液浓度略有差异，在30%～35%之间。
但实际上除日本旭化成等少数公司外，大部分公司离子膜电解碱液都控制在32%～33%之间。
另外，尽管电解槽流出碱液温度都在85～90℃，但许多工厂，由于电解工序与蒸发工序不在一起，中间常常设有中间贮罐，这样，使实际进入蒸发器的碱液温度下降，从而增加了能源消耗。
2.5蒸发完成液浓度
按照市场要求的商品规格，严格控制蒸发的完成液浓度，是在保证产品质量指标的前提下，减少蒸汽消耗的手段之一，同时也可以适当的降低高浓碱对设备的腐蚀。
通常，国内的产品为42%、45%、50%三种。
2.6蒸发器的效数
如前所述，蒸发器的效数是决定蒸汽消耗量的最要因素之一。
采用多效蒸发是降低蒸发蒸汽消耗的最要途径，但是它受到设备投资的约束。
在离子膜电解碱液蒸发中，目前经常采用的是双效流程。
但是，随着能源价格的不断上涨，将会有愈来愈多的企业选择三效蒸发的工艺流程。
2.7蒸汽分离器
汽液分离器也称疏水器，是蒸发过程的一种辅助设备，往往被人忽视，但其性能的好坏，即对蒸发汽耗产生相当大的影响。
在蒸发过程中，大量蒸汽在加热器内冷凝，需要及时排除，否则，不但阻碍传热，而且还会造成水锤，影响安全生产。
而使凝水能顺利排除，又不带走蒸汽的设备就是汽液分离器。
汽液分离器性能的好坏，不仅仅影响蒸发器能力的发挥和正常使用，也直接与蒸汽消耗的高低有关，因为汽液分离器分离不好，跑汽、漏汽现象经常发生，造成大量蒸汽的流失，使汽耗升高，相反，汽液分离很好，但凝水排放不畅，将直接影响蒸发能力和安全。
所以设计选用合适的汽液分离器是不容忽视的问题，目前，常用的汽液分离器型式有：
偏心热动式、浮子杆式、液面自控式三种，用于蒸发装置中一般用后两种。
本设计选用液面自控式。
2.8热损失
蒸发过程是一个传热过程，因此，不可避免会有热的损失。
这种热损失只要是通过系统内设备和管道的表面向外界散发热量以及蒸汽等物料能没有充分的被利用就排除而造成的热损失。
通常，前者约占供入热量的2%～5%，后者则占10%～20%甚至更多。
因此，一方面选择优质价廉的保温材料（如玻璃毡，矿棉等）减少散热损失，另一方面，最充分有效的利用介入蒸发系统的所有热物料的能量，最大限度的加以利用，减少流失，使排除系统的各种物料带走最小的热量，这些都是降低蒸汽消耗的重要途径。
2.2节电器的主要功能
（1）减少低压配电线路的负荷及电感电流，降低线路损失；
（2）降低配电网的功率损耗，增加电网输电能力，提高设备利用率；
（3）降低用电设备（电机）的启动尖峰电流；
（4）改善电压质量，减少线路电压损失；
（5）提高设备使用效率，减少用户电费支出。
存在的问题:
①Ⅰ效、Ⅱ效热水的热能未充分利用,浪费了其潜热;②不凝蒸汽未利用。
Ⅰ效热水热量的利用
蒸发过程中要消耗大量的生蒸汽,必随之产生数量可观的冷凝水（即Ⅰ效热水）,Ⅰ效热水排出加热室后汇在一起,采用自蒸发形式,只排水、不排汽的微电脑控制疏水器,回收其潜热,汽化的蒸汽与二次蒸汽一起作为加热蒸汽进入Ⅱ效加热室,冷凝水自蒸发后较低压力的热水,利用其显热去电解岗位的一级盐水预热器预热进槽盐水后,一部分去化盐车间的三层洗泥桶洗泥,一部分去真空下水循环池作为补水。
Ⅰ效热水自蒸发产生的蒸汽量一般为生蒸汽用量的3%左右,在实际操作中,少量的加热蒸汽会被冷凝水夹带走,因此,采用冷凝水自蒸发的实际效果要比预计的还要大。
同样,Ⅱ效热水汇合在一起,采用自蒸发的形式,产生的蒸汽加热进蒸发器的电解液,热水进真空下水循环池,从而保证了循环池里水的硬度,避免了大气冷凝器真空上下水管道的结垢、堵塞情况。
2 不凝汽的利用
原来对空排放不凝气体的做法改为3个Ⅰ效、Ⅱ效加热室排放的不凝气分别汇在一起,去电解岗位的二级盐水预热器预热进槽盐水。
上述做法保证了烧碱蒸发工段生蒸汽热能的充
分利用。
节水措施：
（2）烧碱车间的碱性洗锅水,已全部用于锅炉脱硫除尘。
（6）机械密封水中含有机械杂质、微量树脂颗粒,直接接入循环水回水中,用于循环水的补水。
（7）循环水排水成分是工业水、磷系药剂、次氯酸钠。
循环水直接进入清净下水收集系统,用于地面洒水及绿化。
（8）VCM合成工序的含汞废水、抽触媒废水,经锯未活性炭一级处理装置处理后,再经过三级离子交换处理密闭循环回用不外排。
设备经多年的运行和多频次大、中修的过程，零配件换件较多，如果检修水平跟不上或检测手段缺乏，加之主体周期性的运行磨损，设备已不能达到设计出里力的水平，另一方面长期处于运行状态下的设备，各部位间隙和损耗，即使是不常维修的零件，也因老化和疲劳而降低运行效率。
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