劉海蓉，劉國(guó)軍（萬華化學(xué)氯堿熱電有限公司，山東 煙臺(tái) 264002）

氯堿水平衡及水資源綜合利用

劉海蓉，劉國(guó)軍
（萬華化學(xué)氯堿熱電有限公司，山東 煙臺(tái) 264002）

通過分析氯堿生產(chǎn)過程中的水平衡問題，提出了綜合利用水資源的方案。

水平衡；水資源綜合利用

氯堿生產(chǎn)過程中需要消耗大量工業(yè)水，同時(shí)又產(chǎn)生大量廢水排掉，既浪費(fèi)水資源，又污染環(huán)境。因此，在生產(chǎn)過程中做到水平衡及水資源綜合利用非常重要。萬華化學(xué)氯堿熱電有限公司充分利用現(xiàn)有水資源，優(yōu)化水平衡，提高水資源利用率，從而降低生產(chǎn)過程中工業(yè)水用量和廢水產(chǎn)生量。

1 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

一次鹽水精制裝置采用膜過濾工藝，粗鹽水中的鈣、鎂離子的過濾采用預(yù)處理器加膜過濾器，脫硝裝置采用了行業(yè)先進(jìn)的MDD膜過濾工藝，二次鹽水精制裝置采用離子交換樹脂塔三塔流程，電解裝置采用藍(lán)星（北京）化工機(jī)械有限公司（以下簡(jiǎn)稱北化機(jī)）的工藝技術(shù)，蒸發(fā)裝置采用三效逆流降膜蒸發(fā)工藝，將濃度為32%的燒堿濃縮至濃度為50%的燒堿。片堿裝置采用膜法立式生產(chǎn)工藝，將來自蒸發(fā)裝置溫度約75℃的50%堿液采用單效降膜蒸發(fā)技術(shù)濃縮到62%，再經(jīng)單管式降膜管濃縮到98.5%進(jìn)入閃蒸罐。冷水系統(tǒng)采用溴化鋰蒸汽機(jī)組制冷，高純鹽酸合成裝置采用國(guó)內(nèi)成熟的副產(chǎn)蒸汽鹽酸三合一合成爐，合成氯化氫后在爐內(nèi)被直接吸收生成高純鹽酸，同時(shí)副產(chǎn)蒸汽。

2 生產(chǎn)用水現(xiàn)狀

該公司一期燒堿生產(chǎn)規(guī)模25萬t/a（以下類同），主要用水包括一次鹽水化鹽、循環(huán)水補(bǔ)水、電解（包括二次鹽水、脫氯）補(bǔ)水；可回收的蒸汽冷凝液包括堿蒸發(fā)回收的蒸汽冷凝液、二次蒸汽冷凝液、溴化鋰機(jī)組冷凝液、氣化液氯蒸汽冷凝液，鹽水預(yù)熱E153蒸汽冷凝液；其他水源包括原鹽帶水、MDI鹽水帶水、工業(yè)水、藥劑帶水。生產(chǎn)系統(tǒng)中氫氣帶水經(jīng)過洗滌冷卻后的冷凝水直接進(jìn)入一次鹽水化鹽，氯氣帶水經(jīng)過洗滌冷卻、脫氯后也進(jìn)入一次鹽水化鹽，以上用水均在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了循環(huán)再利用。

3 水平衡計(jì)算

因?yàn)槊撀鹊}水、鹽泥濾液帶水都進(jìn)入一次鹽水化鹽實(shí)現(xiàn)了循環(huán)再利用，在計(jì)算時(shí)不再累計(jì)。燒堿裝置規(guī)模為25萬t/a（100%計(jì)，以下類同），年操作時(shí)間按8 000 h計(jì)，水平衡中計(jì)算的單位為t/h。

3.1 加入生產(chǎn)系統(tǒng)水

加入生產(chǎn)系統(tǒng)的水分為原鹽帶水、MDI鹽水帶水、工業(yè)水、藥劑帶水、電解（含二鹽/脫氯）系統(tǒng)用純水，可回收的蒸汽冷凝液包括堿蒸發(fā)回收的蒸汽冷凝液、二次蒸汽冷凝液、溴化鋰機(jī)組冷凝液、氣化液氯蒸汽冷凝液，鹽水預(yù)熱蒸汽冷凝液。

3.1.1 原鹽帶水

原鹽性質(zhì)：含鹽96%、含水2%，折百噸堿鹽耗1.49 t/t，每小時(shí)原鹽帶水：（2 500 000/8 000）×1.49× 0.02/0.96=0.97（t/h）。

3.1.2 MDI鹽水帶水

MDI鹽水性質(zhì)：密度1.19 kg/L、含水84%，假設(shè)運(yùn)行負(fù)荷A m3/h，每小時(shí)MDI鹽水：0.84×1.19×A=A

3.1.3 一次鹽水藥劑帶水（見表1）

表1 藥劑單耗和水帶水量 kg/t堿

藥劑帶水：0.236×250 000/8 000（單位時(shí)間產(chǎn)折百堿）=7.375（t/h）。

3.1.4 電解（包括二次鹽水、脫氯）補(bǔ)水

電解（包括二次鹽水、脫氯）以標(biāo)準(zhǔn)純水消耗值1.2 t純水/t堿的消耗進(jìn)行計(jì)算：1.2×250 000/8 000= 37.5（t/h）。

3.1.5 可回收蒸汽冷凝液

假設(shè)蒸發(fā)裝置運(yùn)行負(fù)荷B m3/h，出堿50%，汽耗0.5 t/t（32%堿密度為1 320 kg/m3，50%堿密度1 520 kg/m3），所用蒸汽產(chǎn)生的蒸汽冷凝液：0.5× 1.32×0.32 B=0.211 2 B。

工藝?yán)淠海築×1.32×（0.68-0.32）=0.475 2 B。

假設(shè)片堿裝置運(yùn)行負(fù)荷C m3/h，出堿99%，所用蒸汽產(chǎn)生的工藝?yán)淠海?.52×0.5 C=0.76 C（用時(shí)停運(yùn)）。

假設(shè)液氯氣化量29 t/h、氣化液氯汽耗0.17 t/t，所用蒸汽 （包括含鹽酸副產(chǎn)蒸汽）產(chǎn)生的蒸汽冷凝液：29×0.17=5.5（t/h）。

假設(shè)溴化鋰機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行，所用蒸汽產(chǎn)生的冷凝液為5.5 t/h（溴化鋰機(jī)組蒸汽消耗設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)）。

由此計(jì)算出單位小時(shí)進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)總水量，表達(dá)式=0.97+7.375+A+37.5+0.211 2B+0.475 2B+0.76C+ 5.5+5=56.345+A+0.686 4B+0.76C。

3.2 帶出生產(chǎn)系統(tǒng)水

帶出生產(chǎn)系統(tǒng)水有鹽泥帶水、芒硝帶水、32%堿液帶水、濃硫酸帶水、氯氣帶水、氫氣帶水、樹脂塔再生酸堿廢水等。

3.2.1 鹽泥、芒硝帶水

按照典型原鹽對(duì)應(yīng)的鹽泥量為40 kg干基/t堿計(jì)。鹽泥含固量約為50%，計(jì)算得帶水為40 kg/t堿；芒硝（以十水硫酸鈉計(jì)）以原鹽（含鹵水）典型含硝量為20 kg/t堿，計(jì)算得帶水25 kg/t堿。

3.2.2 硫酸、氫氣、氯氣帶水

硫酸干燥過程（98%酸至75%酸）中濃硫酸消耗約為17 kg/t堿，計(jì)算得帶水5.3 kg/t堿。氯氣出界區(qū)已基本為干氯氣，不再含水。氫氣量在10℃，以100 kPa壓力時(shí)含水1.5 kg/t堿，以上帶出水量可忽略不計(jì)，帶水匯總情況見表2。

表2 帶水匯總情況 kg

每小時(shí)帶出生產(chǎn)系統(tǒng)總水量為：2.4×（250 000/ 8 000）=75（t）。

3.2.3 電解過程消耗水

電解過程水作為反應(yīng)原料參與反應(yīng)，根據(jù)電解方程式理論計(jì)算，噸堿需要轉(zhuǎn)化的水為0.45 t，即每小時(shí)消耗的水為0.45×（250 000/8 000）=14.062 5（t）。

由此可以計(jì)算出單位小時(shí)進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)總水量為：75+14.062 5=89.062 5（t），即生產(chǎn)系統(tǒng)噸堿加水為2.85 t。

3.3 水平衡

建立水平衡式：進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)的水=帶出生產(chǎn)系統(tǒng)的水+生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)消耗的水，得到：56.345+A+ 0.686 4B+0.76C=89.062 5。

從上式中可以看出，適當(dāng)調(diào)整MDI鹽水、蒸發(fā)、片堿3個(gè)裝置之間的運(yùn)行負(fù)荷，可以做到生產(chǎn)用水平衡，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，企業(yè)在確保安全環(huán)保的前提下盡可能根據(jù)市場(chǎng)變化實(shí)現(xiàn)效益最大化，因此，該公司根據(jù)產(chǎn)供銷平衡調(diào)整3個(gè)裝置運(yùn)行負(fù)荷，MDI鹽水運(yùn)行負(fù)荷30 m3/h，蒸發(fā)35 m3/h、片堿3.7 m3/h，帶入生產(chǎn)系統(tǒng)的水量約為113 m3/h，遠(yuǎn)大于生產(chǎn)所需加入的水量。如何回收利用多余的水資源，成為公司研究課題，經(jīng)公司領(lǐng)導(dǎo)討論決定，充分利用現(xiàn)有技術(shù)力量與設(shè)備對(duì)多余的水資源進(jìn)行回收利用。

4 水資源綜合利用（見表3）

表3 各冷凝液與純水質(zhì)量對(duì)照表

以上數(shù)據(jù)表明，蒸發(fā)工藝?yán)淠航咏兯臉?biāo)準(zhǔn)，片堿工藝?yán)淠篎e含量較高，兩者可用于循環(huán)水補(bǔ)水。氫氣洗滌水排出量含堿量0.35 g/L，pH值較高，可用于亞硫酸鈉配置、事故氯配堿、蒸發(fā)成品堿配堿、片堿化糖。鹽水預(yù)熱E153蒸汽凝液接近純水的標(biāo)準(zhǔn)，可用于純水站制取純水。

4.1 蒸發(fā)及片堿工藝?yán)淠糜谘h(huán)水回水管補(bǔ)水

為回收利用工藝?yán)淠簾崃?，在片堿暖氣熱水回水管上增加板式換熱器，冬季工藝?yán)淠航?jīng)熱水回水管換熱后回片堿西南側(cè)的循環(huán)水回水管；夏季工藝?yán)淠翰唤?jīng)板換走旁通回循環(huán)水回水管；去一次鹽水管道保留，工藝流程示意圖見圖1。

圖1 工藝流程示意圖

4.2 氫氣洗滌水用途

增加氫氣洗滌水收集罐，在去一次鹽水管道上增加去氫氣洗滌水收集罐分支并加裝2個(gè)閥V2，原來去一次鹽水管道上也增加2個(gè)閥V1。V1、V2與收集罐液位聯(lián)鎖，當(dāng)液位高時(shí)V1開，V2關(guān)，液位低時(shí)V1關(guān)，V2開。氫氣洗滌水用于亞硫酸鈉配置、事故氯配堿、蒸發(fā)成品堿配堿、片堿化糖工藝流程示意圖見圖2。

圖2 氫敢洗滌水回用工藝流程示意圖

4.3 鹽水預(yù)熱E153蒸汽凝液回收用于純水站制取純水

為回收利用E153蒸汽凝液熱量，在換熱站暖氣熱水回水管上增加板式換熱器，冬季E153凝液給熱水回水管換熱后打至熱水罐；夏季蒸汽凝液不經(jīng)板換走旁通直接去熱水罐，原來去一次鹽水PVC管道拆除。工藝流程示意圖見圖3。

圖3 鹽水預(yù)熱蒸氣凝液回收用于純水站工藝流程示意圖

4.4 效益評(píng)估

蒸發(fā)片堿工藝?yán)淠脑旌?，一期?shí)際產(chǎn)量年可節(jié)水約160 000 m3，價(jià)值100萬元以上（以工業(yè)水價(jià)值6.3元/m3計(jì)算）；氫氣洗滌水改造后，一期滿負(fù)荷生產(chǎn)年可節(jié)水32 000 m3，價(jià)值20萬元以上（以工業(yè)水價(jià)值6.3元/m3計(jì)算）；E153蒸汽凝液改造后，一期滿負(fù)荷生產(chǎn)年可節(jié)水72 000 m3，價(jià)值50萬元左右（以純水價(jià)值7元/m3計(jì)算）。

5 結(jié)語

通過水平衡計(jì)算能夠最大限度地節(jié)約用水和合理用水，減少環(huán)境污染，降低企業(yè)耗水量，提高水的重復(fù)利用率，實(shí)現(xiàn)一水多用，使企業(yè)用水工作向更高層次邁進(jìn)，同時(shí)提高企業(yè)管理人員和員工的用水意識(shí)、節(jié)水管理和業(yè)務(wù)技術(shù)素質(zhì)，為地區(qū)開展供水、節(jié)水規(guī)劃和研究提供扎實(shí)的數(shù)據(jù)資料，使用水沿著科學(xué)、高效方向發(fā)展。

Chlor alkali water balance and water resources comprehensive utilization

LIU Hai-rong，LIU Guo-jun
（Wanhua Chemical Chlor-alkali Thermal Power Co.,Ltd.,Yantai 264002，China）

The problem of water balance in chlor alkali production was analysed，and puts forward the water resources comprehensive utilization project.

water balance；water resources comprehensive utilization

TQ085

B

1009－1785(2017)01-0036-03

2016-11-08