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摘要：随着我国科学技术的飞速发展，各行各业都发生了巨大的变化。特别是在氯碱工业中，采用离子交换膜烧碱装置大大提高了生产效率和质量。因此，在离子膜烧碱生产过程中，有关人员必须对离子膜烧碱的节能技术进行综合分析，以便更科学、更合理地发挥其应用优势。
关键词：化工工艺；离子膜烧碱；节能措施
前言
近年来，我国氯碱工业生产行业的发展，取得了十分显著的成效，其主要是通过安装离子膜法制烧碱装置才能得以实现，因为该设备具有多种节能技术，在实际应用过程中，可以大大减少传统氯碱生产所带来的资源消耗、环境污染等生产弊端，并能在一定程度上提高生产效率。
1离子膜烧碱生产系统的节能基本情况
1.1节约电能
首先，节省照明耗电量。在过去基本上采用自镇流汞灯来进行照明，非常易于被烧毁，需要经常更换。为减少成本，节省耗电量，把它们都换成40W节能灯，这种灯非常耐用(一般时间为一年左右），同时还比较省电，一年能够节约用电两万度，以0.4元每度来计算，年均大约节省经费0.8万元人民币。其次，节省动力电。为进一步降低动力电用量，通过变频器调节泵回流，具体来说，也就是将阀门节流调节转变成电动机变频调速，由此能够在相对偏高的效率点下运行，在此基础上，还增加了泵与电动机的寿限，降低了机械磨损以及维修频次，能够省电大约2.8万度，每年省下成本大约是1.12万元人民币。
1.2节水
首先，循环使用泵机封冷却水。将全部泵与真空泵的冷却水、蒸汽冷凝水、氯气水封的溢流水均流入回收罐之中，在此基础上，使泵的冷却水重新循环一次，将其收入回水罐之中，输送至相应的凉水塔，循环利用，这样平均一年能够省水大约一千吨，按2元每吨来考虑，节省资金大约0.2万元人民币。其次，回收树脂塔再生废水。树脂塔运行过程中总计形成废水60t/d。把这部分水排入废水罐之中，然后利用废水泵将其输送至一次盐水工段的配水罐，这样每年能够少用水1.08万吨，按照每吨2元来考虑，节省费用大约为2.16万元人民币。
2离子膜法制烧碱节能降耗技术分析
2.1采卤泵换型技术
在多段速采卤环节中，可以根据实际生产情况和采卤曲线图，来完善现有的采卤系统，通过泄露测试来检测其使用性能，确保其低能耗、高质量的运行效果。同时，还可以引进先进的采卤泵及其快速消除井来进行氯碱生产，这两种新型设备具有简洁的系统结构、高效的使用性能，操作起来，极为简便，且处理采卤泵内部结晶的工作效率也是高于其它采卤设备很多倍，是现下氯碱生产企业中运用率最高的生产装置。
2.2盐泥泵换型技术
一般情况下，一次盐水工序会涉及两台盐泥泵，一台作为主机、一台作为辅机。因此，在选用盐泥泵设备时，一定要确保整机、电机、及电设机的质量，使其符合生产标准，能够有效达到节能操作效果。同时还要注重搅拌叶轮的安装质量，保证水底淤渣搅拌的细密度，防止出现堆积，影响盐泥泵的正常运转。
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2.3降低高压蒸汽消耗技术
高压蒸汽是离子膜法制烧碱过程中不可缺少的组成元素，但是在盐酸合成工序中的使用率，就要低于副产蒸汽合成炉，这样就会使其形成大量的蒸汽消耗。因此，为了达到节能生产效果，应利用低压蒸汽来替代高压蒸汽，这样既能促进低压蒸汽的回收利用，又可以降低高压蒸汽的消耗量，进而实现良好的节能生产目标。
2.4膜极距节能改造
2.4.1生产装置介绍
南京金浦锦湖化工有限公司有10万吨/年离子膜烧碱生产装置。选用日本氯工程公司的高电流密度自然循环复极式离子膜电解槽。设计电流14.75KA，使用日本旭硝子Flemion8080膜。电解中，阳极室中的盐水，在直流电的作用下，Na+和部分水通过离子膜进入阴极室，和OH-结合生成NaOH。阳极室氯离子失电子生成氯气，阴极室H+离子得到电子生成氢气。阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2↑总方程式：2NaCl+2H2O==直流电==2NaOH+H2↑+Cl2↑。
2.4.2膜极距改造
膜极距：膜极距就是阴、阳两电极之间只有离子膜的距离，电极直接与离子膜接触。电解槽的电压=理论分解电压+离子膜电压降+阳极过电压+阴极过电压+电解液电压降+金属导体电压降。膜极距技术是通过对电解槽结构改造，利用膜与电极紧密接触的构造，使离子膜表面电流密度分布更为均匀，电压降损失最小。离子迁移路径进一步被压缩，保证装置的电压降更低。
膜极距电解槽组成:膜极距电解槽主要由三部分组成。选择性透过性离子交换膜、电极、固定集电装置。
（1）阳极→校平
将不平阳极网用炙手铁板夹住，通过高温处理，再自然冷却，让网面平整，平面度在±0.5mm。
（2）阳极→涂覆
关于极网涂层配方的选择要慎重，选择高氧配方还是低氯酸盐配方。因为配方会对电解槽电压、氯气中的氧含量等相关指标造成影响。
（3）阳极→检验
利用检测仪器，检测阳极涂层的性能：电位、涂层量、均匀度等。
（4）阳极→安装
将新的或重涂的阳极网通过氩弧焊或电阻焊的方法固定到阳极盘上。
（5）阳极→法兰面
阳极系统的密封面部位，极易发生间隙腐蚀。将原来的密封面换成钛钯材质，杜绝了钛密封面的间隙腐蚀。
改造阴极:膜极距改造是通过改造阴极，将现有电极极间距的2～5毫米缩小到几乎为0。有效地降低了电极间的极间距阻抗，从而达到降低电解电耗的目的。弹性网弹性均匀，阳极网、离子膜、阴极网柔性贴合，实现膜极距。电流分布均匀，比表面积增大。采用热氧化法贵金属涂层，提高了阴极活性涂层性能，且网面光滑，不会对膜产生机械损伤。
（1）阴极→膜极距改造
拆下旧阴极网、修补网面破损、用喷砂法除去旧涂层。
（2）阴极→膜极距改造
退火校平、阴极网重涂，检测阴极过电位。
（3）阴极→膜极距改造
固定原阴极网，通过镍条（w5×t2.5）的镍条将阴极网与盘牢固的焊在一起。然后铺设弹性网，利用镍条（w4×t0.1）将面网压焊在阴极法兰面上。
2.4.3改造实施及考核
2016年6月改造方案确定后，从8月1号开始对电解槽停车改造，到2017年2月改造完毕。1.4技术改造后总结改造前电解槽耗电2297度/每吨100%氢氧化钠。改造后的槽电压明显降低，单元槽平均电压为2.98V左右（电流效率97.5％）。电价按每度0.68元计算，运行时间按每年8000小时计算，W=(U1-U2)×I×8000×0.68×4。W---节约电费（元）U1---改造前电解槽电压（V）U2---改造后电解槽电压（V）I---满负荷运行电流15KA。节约电费W=(469.42-442)×15×8000×0.68×4=8949888元，产量提高450吨/月，提高烧碱销售费用450吨×1100元/吨×12=5940000元。通过膜极距技术改造后，节能效果非常明显，降低了电耗，提高了产量，创造了大约1480万元经济效益。
结束语
随着人们环保生产意识的不断提高，我国氯碱工业生产企业，也开始在技术上进行了全面的革新，不断采用节能减排的生产装置，即离子膜法制烧碱技术，不仅有效控制了能源消耗现象，增加企业的经济效益，而且在节电、节水、节能方面，也发挥了较大的功效，使氯碱企业在提高生产效率和生产质量的同时，也实现了低能耗、低污染、低排放的节能生产目标。
参考文献：
[1]宋爱清.浅谈离子膜法制烧碱过程的相关节能技术[J]中国石油和化工标准与质量.2016(07)10-11.
[2]李玉.我国离子膜法烧碱生产技术进展[J]江苏氯碱.2016(03)18-19.
[3]夏碧波.氯碱工业二次盐水的腐蚀性及解决方案[D].浙江工业大学.2016(05)16-17.
论文作者:祝存恩
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/28
标签：阴极论文; 阳极论文; 离子论文; 烧碱论文; 电解槽论文; 电压论文; 蒸汽论文; 《防护工程》2018年第28期论文;