氯酸鈉生產(chǎn)工藝節(jié)能降耗方法

導(dǎo)語：氯酸鈉生產(chǎn)工藝節(jié)能降耗方法一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】本文對(duì)江西省內(nèi)一家中鹽化工企業(yè)氯酸鈉生產(chǎn)過程中能耗影響因素進(jìn)行了分析和闡述，結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況，對(duì)其節(jié)能降耗途徑進(jìn)行了成功的探討，并提出了切實(shí)可行的節(jié)能降耗方法。

【關(guān)鍵詞】氯酸鈉生產(chǎn)；電解工序；能耗分析；工藝控制；節(jié)能降耗

1引言

氯酸鈉(NaClO3)是一種危險(xiǎn)化學(xué)產(chǎn)品，主要用于造紙行業(yè)的紙漿漂白、飲用水消毒、水質(zhì)處理、除草劑、印染、鞣革、炸藥、印刷油墨制造、金屬制品、鈾礦加工、二氧化氯、亞氯酸鈉、高氯酸鹽制造及其他氯酸鹽等領(lǐng)域。該產(chǎn)品的物理性質(zhì)呈固體狀態(tài)，白色或略帶黃色晶體，味咸而涼，其相對(duì)密度為2.49g/cm³，熔點(diǎn)255℃，加熱到300℃以上，易分解出氧氣，有潮解性。其化學(xué)性質(zhì)表明，在中性或弱堿性中氧化能力較弱，在酸性或有誘導(dǎo)氧化劑存在時(shí)，為強(qiáng)氧化劑，與酸類作用放出二氧化氯；與硫、磷及有機(jī)物混合或受撞擊易引起燃燒和爆炸。氯酸鈉的生產(chǎn)是通過電化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，其化學(xué)反應(yīng)略述如下：鹽或氯化鈉(NaCl)與水(H2O)在電能的作用下化合生成氯酸鈉(NaClO3)和氫氣(H2)，反應(yīng)同時(shí)放出熱量，熱量被認(rèn)為是一種廢品，但在結(jié)晶工藝中發(fā)揮關(guān)鍵的作用。該化學(xué)反應(yīng)可以由以下的化學(xué)反應(yīng)方程式表示:NaCl+3H2O→NaClO3+3H2+熱量真實(shí)的工業(yè)化生產(chǎn)中的化學(xué)反應(yīng)不僅是以上化學(xué)反應(yīng)方程式所表示的那么簡單，還受很多因素影響。不同的條件、不同的工藝參數(shù)是氯酸鈉生產(chǎn)中能耗指標(biāo)高低的重要影響因素。本文就江西省內(nèi)某中鹽化工企業(yè)近年來對(duì)氯酸鈉生產(chǎn)中的一些節(jié)能降耗技術(shù)方法進(jìn)行分析和闡述。

2節(jié)能降耗主要方法

氯酸鈉的生產(chǎn)是連續(xù)性的自動(dòng)化生產(chǎn)工藝。其主要工序由制鹵、電解、脫次、結(jié)晶干燥，產(chǎn)品包裝幾個(gè)部分組成，其中耗能量（本工藝中的能量全部是電能）最大的是電解工序。根據(jù)該企業(yè)多年運(yùn)行的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得知，電耗（電能消耗量）占到氯酸鈉生產(chǎn)成本的80%以上（其中電解工序的電耗又是占了氯酸鈉電耗的90%）。因此，降低電耗成為氯酸鈉節(jié)能降耗、降本增效的重要環(huán)節(jié)，降低電解工序的電耗更是節(jié)能降耗的重中之重。

2.1控制槽壓

通過控制電解槽的槽電壓，進(jìn)而提高電效。氯酸鈉生產(chǎn)工藝中的電解槽由覆蓋有二氧化釕的鈦制陽極板及鋼制的陰極板組合而成。在電解工序生產(chǎn)過程中，如果有雜質(zhì)沉積在電解槽上的極板上，就會(huì)增大電解槽的電壓（在電解電流相同的情況下），從而增加電耗。因此，必須采取措施，降低電解液中的雜質(zhì)含量。2.1.1相關(guān)指標(biāo)控制加強(qiáng)制鹵系統(tǒng)鹵水的氫氧化鈉和碳酸鈉過量、脫次反應(yīng)罐出口pH值、脫次緩沖罐進(jìn)口pH值指標(biāo)的控制；通過加強(qiáng)對(duì)母液、鹵水過濾系統(tǒng)的操作和維護(hù)，周期性對(duì)母液、鹵水過濾器進(jìn)出口硬度取樣進(jìn)行檢測，控制好精鹵鈣鎂硬度、出母液過濾器母液鈣鎂硬度。2.1.2微量元素控制控制電解液中的微量元素。主要控制原輔材料的質(zhì)量指標(biāo)，包括直接進(jìn)入系統(tǒng)的化學(xué)品酸、堿、雙氧水、重鉻酸鈉等的微金屬含量，嚴(yán)格執(zhí)行化學(xué)品原材料采購標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對(duì)原輔料品質(zhì)的監(jiān)控，減少原輔料帶入電解系統(tǒng)的雜質(zhì)。加強(qiáng)對(duì)原材料入廠的檢查力度，確保原材料合格入廠。嚴(yán)格控制工藝水品質(zhì)，針對(duì)出現(xiàn)的水質(zhì)電導(dǎo)率高的情況，及時(shí)進(jìn)行分析，查清原因和處理，并周期性對(duì)工藝水中鈣鎂含量、電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤、檢測和分析。2.1.3優(yōu)化工藝參數(shù)控制優(yōu)化電解系統(tǒng)工藝參數(shù)控制指標(biāo)。控制電解液參數(shù),如電解液pH值、電解氯化鈉含量、電解重鉻酸鈉含量、電解氧含量等，并且保持電解槽溫度在最優(yōu)范圍；調(diào)控好鹵水洗滌塔進(jìn)口pH值、母液硫酸鈉含量、母液高氯酸鈉含量。同時(shí)，每月定期組織召開工藝參數(shù)分析會(huì)，對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行分析、討論，提高了各項(xiàng)工藝參數(shù)合格率，使電解槽處于最佳環(huán)境，不斷提高電解效率，實(shí)現(xiàn)降低電耗的目標(biāo)。2.1.4控制鉀離子含量控制母液中鉀離子的含量。母液中鉀離子含量直接影響電解槽槽壓及母液中高氯酸根含量。根據(jù)對(duì)母液、電解液、鹵水、結(jié)晶器供料罐中鉀離子含量進(jìn)行測量、分析，使鉀離子含量嚴(yán)格控制在最優(yōu)范圍。2.1.5控制高氯酸根含量母液中的高氯酸根含量影響電解槽槽壓及產(chǎn)品主含量。通過適當(dāng)增加電解循環(huán)流量，減緩電解系統(tǒng)高氯酸根的生產(chǎn)，同時(shí)根據(jù)環(huán)境氣溫調(diào)節(jié)母液硫酸鹽排液流量及控制母液硫酸鹽澄清器溫度，確保母液中高氯根含量在上年度的基礎(chǔ)上，逐步降低到本年度科學(xué)合理的數(shù)據(jù)。2.1.6加強(qiáng)母液過濾系統(tǒng)維護(hù)因結(jié)晶區(qū)的設(shè)備很多采用不銹鋼材質(zhì)加工，給系統(tǒng)帶來一些不溶雜質(zhì)，通過加強(qiáng)對(duì)母液過濾系統(tǒng)的操作和維護(hù)，定期對(duì)母液過濾器膜進(jìn)行檢查，可以延緩電解槽槽電壓的上漲速度。2.1.7降低電解槽連接電阻由于電解槽正常運(yùn)行時(shí)，必須通過大約90KA大數(shù)值的直流電流，電解槽整體正負(fù)極之間回路的電阻大小，直接影響了直流電功耗的大小。每組電解槽之間的連接是采用軟連接銅片來進(jìn)行連接的，通過經(jīng)常檢測這個(gè)軟連接銅片與電解槽正極或負(fù)極之間連接電阻的大小，來判斷其接觸電阻產(chǎn)生的電耗大小。電耗一旦達(dá)到一定的量級(jí)，就必須進(jìn)行處理。其處理方法是拆下軟連接銅片，對(duì)兩個(gè)接觸面進(jìn)行打磨、清洗，然后再涂上優(yōu)質(zhì)導(dǎo)電膏，重新安裝，測量接觸電阻，合格后再投入生產(chǎn)運(yùn)行；投運(yùn)后再測量和驗(yàn)證接觸電壓，以確保檢修質(zhì)量符合要求。

2.2加強(qiáng)脫水干燥系統(tǒng)的控制

通過加強(qiáng)電加熱的溫度控制等舉措降低動(dòng)力系統(tǒng)電耗。一是調(diào)節(jié)離心機(jī)的產(chǎn)品沖洗水量，以使產(chǎn)品顏色微白最佳，減少產(chǎn)品帶入干燥床的水分，從而降低電加熱器的電能消耗。二是控制干燥床的上層溫度，降低因上層溫度過高而帶來多余的電能消耗。對(duì)干燥床風(fēng)帽及時(shí)修理、補(bǔ)充。調(diào)節(jié)干燥床擋板高度，降低料層高度，盡可能減少電能的損失。三是通過變頻調(diào)節(jié)手段，適當(dāng)調(diào)低B-2540送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，以減少風(fēng)機(jī)電能消耗，降低電耗。四是提高結(jié)晶的粒度，控制結(jié)晶的密度，減少因粉塵過多，產(chǎn)品被風(fēng)機(jī)抽帶出去進(jìn)入到干燥洗滌塔而重新進(jìn)行結(jié)晶。五是控制干燥流化床的出口壓力，保持出口為微負(fù)壓，使熱空氣通過產(chǎn)品將水分蒸發(fā)后迅速用風(fēng)機(jī)抽出去，減少水分在干燥床中的滯留時(shí)間，以提高熱空氣的熱效率。六是調(diào)節(jié)離心機(jī)傳動(dòng)皮帶的松緊度，確保轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)數(shù)，穩(wěn)定離心機(jī)的分離因數(shù)，以達(dá)到減少離心機(jī)功率消耗，從而降低電耗。七是采取有力措施，充分提高電加熱管熱效率。維護(hù)好保溫層，減少熱量損耗。實(shí)現(xiàn)加熱溫度自動(dòng)控制。及時(shí)更換老化的絕緣管。加強(qiáng)管理，及時(shí)調(diào)整和維護(hù)，提高加熱效率，減少不必要的損耗。電壓應(yīng)控制在適當(dāng)?shù)念~定電壓所需范圍。

2.3提高冷卻塔冷卻效果

及時(shí)更換電解循環(huán)水冷卻塔的填料，對(duì)冷卻塔風(fēng)葉、減速機(jī)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，經(jīng)常檢查和校正，電解冷卻塔冷卻效果得到提高，從而減少了電解風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間（或降低其運(yùn)行轉(zhuǎn)速），降低了電耗。

2.4推進(jìn)均衡生產(chǎn)

通過嚴(yán)格的過程控制，持續(xù)推進(jìn)電解及結(jié)晶整個(gè)系統(tǒng)的均衡生產(chǎn)。一是電解系統(tǒng)產(chǎn)生的料液在結(jié)晶系統(tǒng)及時(shí)的產(chǎn)出，對(duì)降低電解槽槽壓上升的速率、減少原輔料的消耗有極大的作用。目前，該企業(yè)相關(guān)部門已對(duì)保持結(jié)晶器進(jìn)料、結(jié)晶器出料、結(jié)晶器溫差、電解鹵水加入量平穩(wěn)等做出了相關(guān)規(guī)定。二是嚴(yán)密組織部署檢修工作，確保安全工作和檢修質(zhì)量同步推進(jìn)，嚴(yán)格按照時(shí)間進(jìn)度節(jié)點(diǎn)完成各項(xiàng)檢修工作，以減少因檢修延誤而影響生產(chǎn)。

2.5大力推行變頻調(diào)速

該企業(yè)通過科學(xué)分析、計(jì)算和論證，對(duì)氯酸鈉生產(chǎn)工藝中存在變頻電氣節(jié)能空間的水泵、風(fēng)機(jī)類設(shè)備全面進(jìn)行變頻調(diào)速技術(shù)改造。同時(shí)引進(jìn)目前較為先進(jìn)實(shí)用的合同能源管理體系，企業(yè)甲方不用投資，全部由乙方投資和維護(hù)，而節(jié)能成果實(shí)行比例分成的方法，確保了變頻節(jié)能方案的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)能效益的充分發(fā)揮。變頻調(diào)速的推廣，改閥門（風(fēng)門）機(jī)械調(diào)節(jié)為變頻電氣智能調(diào)節(jié)，既有利于工藝參數(shù)的科學(xué)控制與精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，又產(chǎn)生了較好的節(jié)能效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該公司通過技術(shù)改造，共加裝變頻調(diào)速裝置40臺(tái)，其中實(shí)行合同能源管理的有32臺(tái)，每年產(chǎn)生的節(jié)能效益在200萬元以上。

2.6改造無功補(bǔ)償

無功補(bǔ)償是企業(yè)提高電氣節(jié)能效益的重要方法之一。該企業(yè)始終將無功補(bǔ)償抓好抓實(shí)，自2011年投產(chǎn)以來，一直能使月平均功率因數(shù)保持在COS￠≥0.91至COS￠≥0.92（滯后）之間，每年都能得到國網(wǎng)供電部門的功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)的獎(jiǎng)勵(lì)大約30多萬元。尤其是2020年，該公司通過大量的分析、考察與論證，在原有的無功補(bǔ)償較好效果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)加大技術(shù)改造力度，淘汰以往落后的電容補(bǔ)償設(shè)備，采用新型的智能化高、低壓電容無功補(bǔ)償裝置，并不斷優(yōu)化電解整流控制系統(tǒng)的電氣調(diào)節(jié)，將整流運(yùn)行控制角保持在盡可能低的角度，使無功補(bǔ)償?shù)男б孢_(dá)到了新的水平，由以往的月平均功率因數(shù)COS￠≥0.92（滯后），提高到了COS￠≥0.94（滯后）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在原有節(jié)能效果的基礎(chǔ)上，每年國網(wǎng)供電部門的獎(jiǎng)勵(lì)再增加50多萬元、降低高低壓線路及電氣設(shè)備損耗效益再增加60萬元。

3結(jié)語

節(jié)能降耗是企業(yè)永恒的主題。如何通過科學(xué)手段，認(rèn)真分析、正確判斷、精準(zhǔn)決策，并認(rèn)真組織實(shí)施，使能耗不斷降低，是人們一直追求的目標(biāo)。安全、質(zhì)量與成本是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營賴以生存的硬性指標(biāo)，上述節(jié)能方法是某氯酸鈉生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行多年來節(jié)能途徑的成功探討，也是節(jié)能降耗的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，值得同行企業(yè)參考與借鑒。至于工藝參數(shù)的控制指標(biāo)，各單位要根據(jù)自身的實(shí)際情況，經(jīng)反復(fù)驗(yàn)證后再確定，并且可能還可能要經(jīng)常修改，以實(shí)現(xiàn)最佳節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn)

[1]施恭盛：氯酸鈉生產(chǎn)中電解電耗的影響因素及降低電耗的措施，《化學(xué)工程與裝備》（2014.2）：71-75。

作者：龔永建 黃龍林 龔炳林