(安徽晉煤中能化工股份有限公司，安徽阜陽 236400)

1 現(xiàn)狀

早期我國蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的堿濃縮裝置，普遍采用的是間歇式濃縮技術(shù)。具體流程見圖1。

圖1 改造前間歇法流程圖

間歇式堿濃縮技術(shù)有如下缺陷:①由于稀堿和濃堿是間斷排放和補加，造成堿塔內(nèi)堿的相對密度不穩(wěn)定，影響了整個雙氧水裝置的安全平穩(wěn)運行。②操作人員的勞動強度大，稀、濃堿液的補排需人工手動操作，且需要兩個樓層的操作人員相互配合方能完成工作。③人工控制易造成堿液跑料、堿蒸發(fā)器出料濃度不均衡等現(xiàn)象。④冬季易發(fā)生補、排堿管道結(jié)晶堵塞，增加工作量。⑤余熱不能實現(xiàn)回收利用，同時需消耗大量冷卻水將這部分余熱冷卻。如果將間歇式蒸堿改為連續(xù)蒸堿，將會減少中間熱能的損失，同時也便于控制。

2 解決措施的論證

2.1 解決關(guān)鍵技術(shù)的具體措施

蒽醌法過氧化氫堿溶液濃縮工藝是在常壓下進(jìn)行的一種使用蒸汽加熱濃縮的技術(shù)，濃縮過程中產(chǎn)生的水蒸氣通過冷卻水降溫后排放。因此，將堿濃縮工藝由間歇式改為連續(xù)式，制得符合要求的碳酸鉀水溶液，并達(dá)到節(jié)能降耗的目的。溫度和流量的控制是決定整個生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵，為此，我們采用了如下的關(guān)鍵技術(shù):

2.1.1 稀堿排放管道增加管道過濾器

碳酸鉀溶液在干燥塔內(nèi)長期循環(huán)后，會生成一定的碳酸氫鉀等鹽類，這些鹽類長期積累，大量存在，由于溶解度不同，溫度降低后會發(fā)生析出，堵塞補排堿管道，影響生產(chǎn)。定期補加新鮮堿液置換是一種辦法，但不能從根本上解決問題，且碳酸鉀消耗增加。經(jīng)過認(rèn)真觀察總結(jié)，我們嘗試在干燥塔排堿增加管道過濾器，根據(jù)排堿流量，不定期對其用純水進(jìn)行反沖洗，起到較好的效果，補排堿管道從未再發(fā)生過堵塞，也延長了濃堿過濾器(改用金屬燒結(jié)濾芯)使用周期。

2.1.2 連續(xù)堿濃縮技術(shù)

將間歇式堿濃縮改為連續(xù)堿濃縮，穩(wěn)定了堿塔內(nèi)的堿的相對密度，利于整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，并減少了再次啟用時設(shè)備本身升溫過程中損耗的熱量。

2.1.3 余熱回收利用技術(shù)

將進(jìn)堿蒸發(fā)器的稀堿和堿蒸發(fā)器出來的二次蒸汽進(jìn)行熱交換，可以回收部分熱能，進(jìn)一步減少蒸汽的用量。

2.1.4 實時DCS監(jiān)控技術(shù)

采用DCS對堿濃縮裝置進(jìn)行實時監(jiān)控，既減輕了工人的勞動強度，又穩(wěn)定了系統(tǒng)工藝的運行。

2.2 技術(shù)方案的論證

2.2.1 目標(biāo)

為保證后處理工序穩(wěn)定運行和降低堿濃縮消耗的要求，整個工藝必須達(dá)到如下要求:①系統(tǒng)裝置要具有可靠的操作穩(wěn)定性，以確保系統(tǒng)的長周期穩(wěn)定運行。②濃縮后的碳酸鉀溶液密度應(yīng)在1.35～1.40kg/L。③工藝要有可靠的安全性，保證系統(tǒng)在各種負(fù)荷情況下具有操作可控性。

2.2.2 工藝流程

經(jīng)過相關(guān)工程技術(shù)人員詳細(xì)分析、計算，最終確定圖2所示的生產(chǎn)工藝流程。

堿塔出來的稀堿不再排入稀堿槽，而是首先與堿蒸發(fā)器出來的二次蒸汽換熱后，利用位差直接進(jìn)入堿蒸發(fā)器。

圖2 技改造后流程圖

2.3 技術(shù)方案實施及運行效果

2.3.1 方案實施

本次技改我們對原有的間歇式蒸堿作了如下改造:① 把間歇式蒸堿改為連續(xù)蒸堿。② 讓從堿塔出來的稀堿與從堿蒸發(fā)器蒸出來的二次水蒸氣相互換熱，從而達(dá)到了給稀堿加熱同時給二次水蒸氣降溫的目的。進(jìn)一步達(dá)到了使進(jìn)入堿蒸發(fā)器的稀堿溫度升高，減少了堿蒸發(fā)器的蒸汽用量，而進(jìn)入冷卻器的二次水蒸氣溫度也降低了許多，減少了冷卻器的冷卻水用量。實現(xiàn)了能源的綜合利用，降低了蒸汽和循環(huán)水的消耗。③從堿塔出來的稀堿不再排入稀堿槽，而是與二次水蒸氣換熱后利用位差直接進(jìn)入堿蒸發(fā)器。減少了把稀堿從稀堿槽打入蒸發(fā)器這一步驟。改進(jìn)了操作方法，節(jié)省了一臺稀堿泵，也意味著節(jié)約了電耗及泵的維修與折舊費用。④在裝置上安設(shè)流量計、溫度計和自動調(diào)節(jié)閥，可以根據(jù)工藝的變化進(jìn)行實時調(diào)控，保證了裝置的穩(wěn)定運行。

2.3.2 運行效果

項目改造投運后，裝置運行穩(wěn)定，操控方便，噸雙氧水節(jié)約蒸汽0.058 t，節(jié)約電0.1 kW·h，節(jié)約冷卻水0.6 m3。并達(dá)到了如下效果:①減少了操作難度，提高了勞動生產(chǎn)率。因為實現(xiàn)了連續(xù)蒸堿，所以堿的相對密度更容易控制，減少了生產(chǎn)的波動，使生產(chǎn)更加穩(wěn)定。②提高了設(shè)備的出力率。堿蒸發(fā)器由間歇式變?yōu)檫B續(xù)式，延長了堿蒸發(fā)器的工作時間。③節(jié)省了一臺稀堿槽和稀堿泵的投資。④節(jié)省了循環(huán)水、蒸汽、電耗，也意味著節(jié)省了水處理的量，節(jié)約了煤的用量，減少了環(huán)境污染。

3 技術(shù)特征、主要技術(shù)指標(biāo)及創(chuàng)新點

3.1 技術(shù)特征

3.1.1 能耗低

將間歇式蒸堿改為連續(xù)式蒸堿，進(jìn)堿蒸發(fā)器的稀堿先與堿蒸發(fā)器出來的水蒸氣進(jìn)行熱交換，降低了蒸汽消耗;由于取消了稀堿泵，還節(jié)約了電能。

3.1.2 操作簡單

改造前，需要人工將集中在稀堿槽中的稀堿用泵打至堿蒸發(fā)器，濃縮合格后再人工將其放至濃堿槽。而在這一系列的過程中，操作人員的經(jīng)驗對生產(chǎn)過程有著至關(guān)重要的作用。經(jīng)過改造后，可以通過堿蒸發(fā)器的溫度和進(jìn)堿蒸發(fā)器的稀堿流量進(jìn)行調(diào)控，相對以前多了數(shù)字性的參考條件，通過DCS控制，操作人員無需到現(xiàn)場開關(guān)閥門，減少了勞動量。

3.1.3 安全性能好

由于采用DCS控制，避免了因經(jīng)驗不足使堿溶液蒸得過濃所造成的堵塞現(xiàn)象，為安全穩(wěn)定生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。

3.2 主要技術(shù)指標(biāo)

壓力:常壓;溫度:108～109.5 ℃;濃度:濃碳酸鉀溶液密度:1.35～1.40 kg/L;稀碳酸鉀溶液密度:1.28～1.29 kg/L;流量:稀堿排出量 2 000 ～2 500 L/h。

3.3 創(chuàng)新點

①采用高效換熱器，并利用稀堿液和出堿蒸發(fā)器的蒸汽進(jìn)行換熱，回收系統(tǒng)余熱，降低蒸汽和冷卻水消耗。達(dá)到了省內(nèi)領(lǐng)先水平。②采用自主創(chuàng)新的連續(xù)蒸堿技術(shù)代替原間歇式蒸堿，降低了蒸汽的消耗，為國內(nèi)先進(jìn)水平。

3.4 技術(shù)對比

通過本項目的技改達(dá)到了節(jié)能、降耗的目的，現(xiàn)把技改前后的消耗對比如表1所示。

表1 改造前后能耗對比表(以每t H2O2計)

3.5 技術(shù)成熟程度

該項工藝技術(shù)成熟，能耗低，生產(chǎn)操作安全、可靠、簡單，在單元操作、裝置設(shè)備、電氣和控制系統(tǒng)等給予了全面周詳?shù)目紤]。采用DCS控制系統(tǒng)，監(jiān)控自動化程度高，所需操作人員較少。本裝置2006年10月建設(shè)，2007年12月投運。自投運以來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，完全達(dá)到了設(shè)計要求。

4 實際產(chǎn)生的社會經(jīng)濟效益

4.1 經(jīng)濟效益

項目投運后，噸雙氧水節(jié)約蒸汽0.058 t，年雙氧水產(chǎn)量約18萬t，蒸汽按100元/t，年節(jié)約104.4萬元。噸雙氧水節(jié)電0.1kW·h，年雙氧水產(chǎn)量約18 萬 t，年節(jié)約1.8 萬 kW·h，電按 0.5 元/kW·h，年節(jié)約0.9萬元。噸雙氧水節(jié)約冷卻水0.6 m3，按0.2元/m3，雙氧水年產(chǎn)量按18萬 t計，年節(jié)約1.8萬元。合計每年可節(jié)約107.1萬元，投資回收期為0.233年，即不到3個月可收回全部投資。

4.2 社會效益

本項目的實施，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本，增強了企業(yè)過氧化氫產(chǎn)品的市場競爭能力。同時，減少了工人的勞動量和能源的消耗，為節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境做出了貢獻(xiàn)。