劉鑫 吳鵬

摘要：為堅(jiān)決貫徹國(guó)家關(guān)于實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的政策要求，氯堿行業(yè)已經(jīng)開展了相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策、碳排放現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和熱點(diǎn)等重大問題的研究，以碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)為契機(jī)，通過加快調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、推動(dòng)科技創(chuàng)新、不斷提升能效和增加清潔能源使用等切實(shí)有效的措施，加快行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展，力爭(zhēng)盡早實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，為國(guó)家總體實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)和碳中和愿景做出積極貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：中國(guó)氯堿行業(yè);碳排放現(xiàn)狀;碳減排;實(shí)施路徑;

引言

“十四五”中國(guó)氯堿行業(yè)的主題是實(shí)現(xiàn)低碳綠色發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展，行業(yè)堅(jiān)決貫徹國(guó)家關(guān)于碳達(dá)峰、碳中和的相關(guān)政策要求，努力實(shí)現(xiàn)行業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品能效的不斷提升，持續(xù)降低碳排放、污染物排放和能耗水平，持續(xù)提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，為把中國(guó)由氯堿大國(guó)建成氯堿強(qiáng)國(guó)而不懈努力。

一、中國(guó)氯堿行業(yè)碳排放現(xiàn)狀

中國(guó)氯堿行業(yè)以間接碳排放為主

在不考慮原鹽、電石和乙烯等原料的情況下，中國(guó)以燒堿和聚氯乙烯為主要產(chǎn)品的傳統(tǒng)氯堿行業(yè)碳排放主要集中在電和蒸汽等能源方面消耗，電的使用貫穿氯堿行業(yè)整個(gè)生產(chǎn)工藝。其中，電解工序電消耗造成的間接碳排放占主導(dǎo)地位，聚氯乙烯聚合和氯乙烯合成單元耗電也較為明顯。除電外，蒸汽也是主要能耗之一，蒸汽主要消耗在化鹽水加熱、鹽水升溫、蒸發(fā)濃縮、鹽酸常規(guī)解吸、聚氯乙烯工序熱水升溫、漿料中氯乙烯汽提以及PVC干燥等環(huán)節(jié)。

不同工藝路線聚氯乙烯產(chǎn)品加大節(jié)能減碳力度

國(guó)內(nèi)聚氯乙烯根據(jù)生產(chǎn)過程中原料來源和生產(chǎn)工藝路線的不同，主要分為電石法聚氯乙烯和乙烯法聚氯乙烯兩種。西部地區(qū)以煤炭為初級(jí)原料的電石法聚氯乙烯生產(chǎn)工藝，依托煤炭資源豐富的優(yōu)勢(shì)，在新疆、內(nèi)蒙古、陜西、寧夏等地區(qū)逐漸形成了一批大型化、一體化“煤電鹽化”的產(chǎn)業(yè)集群，在中國(guó)氯堿行業(yè)整體布局中的地位十分重要。

氯堿行業(yè)不斷提高氫氣的利用效能

工業(yè)鹽電解生產(chǎn)燒堿和氯氣的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)氫氣。氫氣既是清潔高效能源，又是有機(jī)精細(xì)化工合成的良好還原劑。2020年國(guó)內(nèi)氯堿行業(yè)副產(chǎn)氫氣91萬t，氯堿企業(yè)除大部分合成氯化氫進(jìn)行聚氯乙烯生產(chǎn)外，耗氫產(chǎn)品主要以雙氧水、環(huán)已胺、合成氨等為主，企業(yè)副產(chǎn)氫氣自用率達(dá)到83%。部分氫氣通過管道、鋼瓶或用魚雷車等方式進(jìn)行銷售，外售量占比14%。剩余少量氫氣排空，排空量約占3%。

二、中國(guó)氯堿行業(yè)碳減排實(shí)施路徑

二級(jí)反滲透濃水回收利用

化學(xué)純水過程中反滲透再入水裝置產(chǎn)生的二次濃縮水回收率約為60%，加入100m3 / h的二次反滲透循環(huán)濃縮水裝置，脫鹽率≥97%。生成的純水可用于乙烯基氯化物分支熱水槽的合成、整流蒸汽冷水供應(yīng)、鹽酸車間熱水供應(yīng)、供冷蒸發(fā)冷水供應(yīng)和聚合干燥沖洗水。產(chǎn)生的第三濃度水用于綠化和洗浴用水，從而節(jié)省510 000 m3/a的一次用水量。

膜法脫硝技術(shù)

鋇法和鈣法是硫酸鹽去除最常用的方法，該方法為輕質(zhì)日光（用量）→沉淀池→晴朗溶液→鹽黃土體系。上述兩種方法的缺點(diǎn)是顯而易見的，它們不僅給環(huán)境造成了很大的負(fù)擔(dān)，而且還造成了很高的運(yùn)營(yíng)成本，特別是鋇法，上述問題更加明顯。采用CIM膜脫硝技術(shù)將硫酸鈉與太陽分離是一種物理方法，既不涉及廢物液體的排放，也不需要添加硝酸鹽試劑，因此是無毒無害的。CIM專用膜具有多種優(yōu)點(diǎn)，如膜面面積大、膜面水流好、結(jié)構(gòu)密度大、占地面積小、操作靈活性大、生產(chǎn)穩(wěn)定等。預(yù)處理時(shí)不使用活性炭過濾器防止膜飽和后被游離氯損壞，膜也防止SiO2和活性炭污染，不再考慮活性炭再生過程引起的問題。整個(gè)過程系統(tǒng)由PLC控制系統(tǒng)控制，該系統(tǒng)具有邏輯控制、工藝參數(shù)顯示和檢測(cè)等完整功能，能夠協(xié)調(diào)前后過程，充分保證膜系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）固堿蒸發(fā)二次蒸汽冷凝水回收利用

固體堿蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生80m3/h二次蒸汽冷凝。最初的設(shè)計(jì)是重新利用含堿的二次蒸汽冷凝器用于主要的陽光澆注料柱，但澆注料池中使用的陽光已經(jīng)足夠了。剩馀的40m3/h二次蒸汽凝結(jié)水被引入污水處理廠。經(jīng)檢測(cè)分析，二次蒸汽冷凝液在總硬度和總堿度方面優(yōu)于一次水，但pH值超過標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)入污水處理廠不僅增加了處理負(fù)擔(dān)，而且增加了處理負(fù)擔(dān)。通過分析，二次蒸汽冷凝器的pH值一般為9.0 ～ 11.0，溫度約為80℃。pH值與鹽酸調(diào)節(jié)后，氯離子含量為ca。50mg/L，可在與太陽熱交換后用作循環(huán)補(bǔ)充水。

（四）廢氣污染防治及減排

（1）在氯氣的生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存和填充方面，安裝了氯氣在線監(jiān)測(cè)和報(bào)警報(bào)警器，有利于氯氣泄漏的早期檢測(cè)和早期處理。（2）建造了事故氯氣廢氣處理廠，出售了兩級(jí)堿吸收和產(chǎn)生的次氯酸鈉;（3）建立了事故氯負(fù)壓收集系統(tǒng)，事故氯負(fù)壓排氣管可以完全復(fù)蓋氯的生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存和裝填范圍。（4）對(duì)存放和使用液氯的主要場(chǎng)所實(shí)行了完全封閉的生產(chǎn)管理，從而有效地防止了發(fā)生事故時(shí)氯氣泄漏。（5）充填區(qū)設(shè)有完全封閉的負(fù)壓事故處理室，可快速有效地處理泄漏鋼瓶，防止氯氣泄漏。（6）在氣缸加注平臺(tái)上安裝負(fù)壓吸入軟管，可快速處理充液過程中液體氯氣管道和氣缸問題引起的氯氣泄漏。（7）所有液氯輸送管道均配有壓力管道和替代管道，以便能夠快速高效地處理液氯事故管道。

（五）固廢的處理和減排

電解法制備氯化鈉為原料的氫、氯和納龍液時(shí)，從太陽精煉部提煉出來的污泥被過濾成固體鹽泥，主要用于制造石板瓦和垃圾填埋場(chǎng)作為一般固體廢物。當(dāng)前，鹽泥的工業(yè)利用尚未普及，因此有必要大力探索鹽泥等工業(yè)固體廢物的綜合利用，提高其利用水平。鹽泥的主要成分是NaCl、Mg（OH）2、CaCO3等。可以用來制造建材?？膳c副產(chǎn)物鹽酸一起實(shí)施，使鎂鹽以離子形式存在，然后與緩蝕劑混合干燥，制成雪融劑，也可用作鉆井液添加劑和煤燃燒添加劑等?；厥整}具有一定的潛在發(fā)展效益，因此我們可以研究其開發(fā)利用，將廢物轉(zhuǎn)化為珍寶，實(shí)現(xiàn)安全處置和資源再利用。

（六）離子膜電解槽膜極距改造

該公司有4套電解裝置，分別為：10萬t / a北化工機(jī)械ZMBC-2.7、6萬t / a朝日玻璃公司F2-5.6、10萬t / a朝日玻璃公司B1和8萬t / a朝日玻璃公司ZMBC-2.7電解裝置。改造前，高側(cè)細(xì)胞電壓低，電流效率低，細(xì)胞性能下降，消耗日復(fù)一日地增加。在此背景下，本公司通過在原陰極組表面添加彈性活網(wǎng)對(duì)電解槽進(jìn)行改造，使陰極組固定在陽極組上，并將陽極陰極距離從1.8mm降至離子交換膜厚度的2.2mm，從而降低了基本電池的電解電壓，降低了功耗。主要轉(zhuǎn)換內(nèi)容如下：將該片改為膜片間隙，更換所有陽極和陰極器件及離子膜。2010年底對(duì)10萬t/a離子膜進(jìn)行了改造。改造后，每噸納龍液的耗電量下降153千瓦·小時(shí)，年節(jié)電1500多萬千瓦，年節(jié)電900多萬元。2011年底對(duì)8萬t/a離子交換膜進(jìn)行了改造。電極間隙變化前，當(dāng)操作電流為12.0 ka時(shí)，平均電池電壓為3.25v;轉(zhuǎn)換后，如果運(yùn)行電流為12.0 ka，平均電池電壓為3.01v，電壓降低0.24v。每臺(tái)電解槽132臺(tái)，年運(yùn)行時(shí)間8000小時(shí)，電價(jià)0.60元/ （kW h），每臺(tái)電解槽約175萬元，5臺(tái)電解槽節(jié)省875萬元。此外，電解槽膜間隙改造后，電解槽的運(yùn)行成本進(jìn)一步降低，單個(gè)電解槽的性能提高（目前電子電解槽的運(yùn)行電流為13 kA），給企業(yè)帶來了更大的經(jīng)濟(jì)效益。

三、目前氯堿行業(yè)“雙碳”工作任務(wù)

制定統(tǒng)一規(guī)范的氯堿行業(yè)碳排放核算體系，完善行業(yè)碳排放核算方法和標(biāo)準(zhǔn)，包括劃分統(tǒng)計(jì)核算邊界，識(shí)別排放源，厘清涉及的主要設(shè)備清單等;研究氯堿行業(yè)碳資產(chǎn)存量和碳減排潛力;組織協(xié)調(diào)企業(yè)進(jìn)行碳資產(chǎn)管理和碳資產(chǎn)盤查，對(duì)接全國(guó)碳交易市場(chǎng)。（2）重點(diǎn)引導(dǎo)企業(yè)開展能效對(duì)標(biāo)工作，查找能效差距，挖掘節(jié)能潛力，提高生產(chǎn)運(yùn)行能效，推動(dòng)能效低于基準(zhǔn)水平的企業(yè)開展節(jié)能降碳技術(shù)改造，爭(zhēng)取盡快達(dá)到基準(zhǔn)水平，能效處于基準(zhǔn)水平的企業(yè)追趕標(biāo)桿水平，促進(jìn)行業(yè)有序節(jié)能減碳發(fā)展。梳理和總結(jié)行業(yè)節(jié)能降碳改造升級(jí)的先進(jìn)典型，通過發(fā)布會(huì)、行業(yè)會(huì)議研討、案例匯編等形式進(jìn)行觀摩和學(xué)習(xí)，宣傳典型經(jīng)驗(yàn)，利用龍頭企業(yè)和骨干企業(yè)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)整體能效水平的提升。（3）加強(qiáng)行業(yè)“雙碳”工作支撐體系的建設(shè)，成立專門的工作委員會(huì)，研究和貫徹落實(shí)國(guó)家有關(guān)的方針政策，溝通對(duì)接相關(guān)部門雙碳工作機(jī)構(gòu)，及時(shí)反映行業(yè)問題與建議，同時(shí)系統(tǒng)開展修訂和完善相關(guān)產(chǎn)品的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并加大力度制定行業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品系列的節(jié)能降碳相關(guān)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)和推動(dòng)行業(yè)節(jié)能減碳和綠色發(fā)展。

結(jié)束語

當(dāng)前形勢(shì)下，氯堿行業(yè)必須重視節(jié)能減排措施的應(yīng)用和發(fā)展，在生產(chǎn)過程中創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)，有效降低能耗，節(jié)約成本，提高氯堿企業(yè)的清潔生產(chǎn)水平，為氯堿行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供動(dòng)力。

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