摘要：2003 年以来，我国氯碱工业高速发展，烧碱、聚氯乙烯( PVC) 的产能和消费量已跃居世界第 1，在产业布局、规模化生产和技术水平等方面也取得了很大进步。但作为“两高一资”型行业，目前我国氯碱工业仍存在基础产品产能过快增长、能耗偏高和环境污染等诸多问题。本文介绍了近几年的节能减排技术，包括：二级反渗透浓水回收利用、循环水泵三元流叶轮改造、二次盐水树脂塔再生废水回收利用、固碱蒸发二次蒸汽冷凝水回收利用、膜法除硝系统工艺优化改造。
关键词：节能;减排;反渗透浓水;回收利用;冷凝水
今后几年，国内氯碱行业将面临产能释放、能源价格上涨、环境保护压力进一步加大和市场增长放缓等诸多挑战，在高速发展过程中积累下来的产业布局、产品结构、技术结构等诸多问题也将制约行业发展，行业仍处于艰难的调整时期，部分缺乏竞争力的企业和装置将在残酷的市场竞争中面临被淘汰的局面。根据中国石油和化学工业“十二五”规划要求，氯碱行业确定的“十二五”发展目标是: 实现总量控制、提高产业集中度、节能减排和技术进步，以科学发展观和循环经济理念为指导对行业进行整合，提高行业的整体素质和经济效益。
1我国氯碱行业节能减排现状
1. 1 氯碱行业现状
2010 年以来，国家加大了对氯碱行业的宏观调控力度，隔膜法烧碱和小型电石法 PVC 等落后装置的退出步伐进一步加快，但国内氯碱行业产能扩张势头仍没有得到有效遏制。2010—2012 年期间，国内烧 碱 和 PVC 净增产能分别达到 715 万 t /a 和298 万t /a。截至 2012 年 底，我 国 烧 碱 和 PVC ( 含PVC 糊树脂) 生产能力分别达 到 3 736 万 t /a 和2 341 万t /a，稳居世界首位。由于产能持续较快增长，而房地产等下游市场受国家宏观调控政策影响，增长速度相对较低，氯碱生产装置开工率下降，在一定程度上造成了资源浪费，企业经济效益下滑。发改委颁布的《产业结构调整指导目录( 2011年版) 》中对新建烧碱、电石法 PVC 等氯碱项目的限制性规定，意味着行业准入条件将越来越严格，盲目无序扩能将受到较大程度的遏制。但受过去几年扩张惯性的影响，今后几年，中西部地区仍将有较大规模的烧碱和 PVC 一体化装置投产，东部地区烧碱产能也将继续增加。按目前在建装置估计，预计至 2015 年底，我国烧碱和 PVC 产能将分别净增约 600 万 t /a 和 500 万 t /a，烧碱产能达到 4 300 万 t /a，PVC 产能将达到 2 800 万 t /a 左右。
1. 2 氯碱行业节能减排现状
氯碱生产采用电解法工艺，其耗电量仅次于电解铝行业，居我国工业行业的第 2 位。近几年，随着能源价格的上涨和国家环境保护措施力度的不断加大，国内氯碱行业的技术进步很快，新技术、新工艺层出不穷。膜法盐水精制、膜法脱硝、膜( 零) 极距复极式离子膜电解槽、干法乙炔、低汞触媒、100 m3以上大型聚合釜、氯化氢合成余热利用、盐酸深度解吸、PVC 聚合母液处理和电石渣综合利用等一批节能减排的新技术开始在行业内得到推广，国产化离子膜制造、氧阴极( ODC) 电解槽、煤粉等离子体热解制乙炔等国际尖端技术的研发也在稳步推进。行业能耗水平在不断下降，烧碱产品( 32% 折 100%计) 综合能耗( 以标准煤计) 从 2007 年的 559 kg /t下降到 2011 年的 389 kg /t，下降幅度达到30. 4% 。通过大力推广先进适用技术和循环经济发展模式，行业单位产品废水、废渣排放量大幅降低，环保水平进一步提高。但从整体来看，与发达国家的先进水平相比，我国氯碱行业在节能减排方面仍存在较大的不足。产品的单位能耗仍比较高，各种先进的节能减排技术在行业中的应用比例较低; 同时，由于氯碱产品产能基数的增加，废水、电石渣和废酸等污染物的总排放量仍有所增加。因此，须进一步加快节能减排新技术在国内氯碱行业的应用步伐，提升行业技术水平，以满足我国建设“资源节约型、环境友好型社会”和“美丽中国”国策的客观要求。
2二级反渗透浓水回收利用
纯水工序反渗透制纯水装置产生的二级浓水，通过增加1套100m3/h的二级反渗透浓水回收利用装置，回收率约为60%，脱盐率≥97%，产生的纯水可用于氯乙烯分厂合成热水槽和精馏蒸发冷补水、盐酸车间热水槽补水、公用工程冷冻蒸发冷补水、聚合干燥冲洗水。产生的三级浓水用于绿化及厕所冲洗水，节约一次水用量51万m3/a。
3循环水泵三元流叶轮改造
我公司循环水泵存在水泵偏离泵设计最高效率工况点运行，泵机组运行效率偏低，系统管网特性与水泵特性不匹配的问题。为达到保持水泵流量、降低扬程、减少用电功率，确保泵出口阀全开，分配台阀门2/3以上全开，由终端用户控制需求量的目的。我公司采用叶轮三元流设计理论，重新设计叶轮进行替换，不需改动原电动机及水泵基础，不改动管网，改动小，改造周期短。通过对24台循环水泵进行三元流叶轮改造，在满足工艺需求的情况下，提高了泵的运行效率，年节电约3200万kW·h，折标煤3930t。
4二次盐水树脂塔再生废水回收利用
盐水中钙、镁离子和其他多价金属离子对膜电解工艺的破坏性很大，通常在一次盐水精制中这些多价金属离子通过化学处理和沉淀能够除掉到一定程度。为了膜电解的稳定，需要通过离子交换树脂进行二次盐水精制。
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在二次盐水精制过程中的树脂塔的作用主要是通过塔内的离子交换树脂吸附金属阳离子，去除精盐水中的金属阳离子，以减少金属阳离子对离子膜的破坏，吸附饱和后进行再生;通过加入的酸中的氢离子将吸附金属阳离子的从树脂中置换出来，再加入碱把树脂从氢形置换成钠形。
树脂再生的步骤的一次水洗、反洗、盐水置换等3个步骤中：一次水洗排放的精盐水、反洗和盐水置换排放的纯水回收至再生盐水罐，用泵输送至一次盐水化盐;酸再生、二次水洗、碱再生、三次水洗等4个步骤中排放的废水排放至中和池中和后排放。通过技术改造，将二次盐水中和池中废水，送至一次盐水配水罐，回用于一次盐水化盐，二次盐水树脂塔再生废水中含有的二价金属盐离子及钙、镁等，在一次盐水处理过程中，富集到一定程度，会被带入盐泥，流出系统，经过两年的运行情况来看，不会对树脂塔及离子膜电解槽产生影响。
通过对二次盐水树脂塔再生废水的回收利用，每年可回收再生废水约10万m3，回收了再生水中的钠盐，产生了可观的经济效益。
5膜法除硝系统工艺优化改造
我公司除硝系统采用膜法+双循环冷冻除硝法，除硝系统于2010年建成运行，该系统主要包括预处理单元、膜过滤单元及冷冻单元。除硝系统运行四年后，关键设备老化，冷冻单元换热效率逐渐降低，除硝能力逐渐下降，能耗增加。为了提高除硝系统的除硝能力，降低能耗，针对目前除硝系统存在的问题进行技术改造，具体情况如下。
(1)沉降器内部结构改造。改造后沉降器内部新增了斜板，在斜板的作用下，沉降器内部被隔成更多单元，降低沉降速度，有利于芒硝的沉降效果。
(2)新增板式换热器。在技改过程中，新增1台山东布莱恩公司提供的宽流道板式换热器，该换热器具有流道通道大、不易堵塞、清洗时间短的特点。
(3)新增切断阀6台及变频设备。在冷冻盐水、低硝盐水、清洗水管线的进出口分别增加切断阀一台，在DCS控制下，根据不同设定值，切断阀自动转换阀门状态，冷冻循环泵增加变频控制及自动启停，实现盐水循环板换的自动下线清洗，自动上线运行的功能。
(4)新增离心母液罐和离心母液泵。离心母液被重新送回沉降器内，母液中的芒硝颗粒被进一步冷却沉降，离心母液的冷量得到利用。
(5)工艺变更。技改前除硝冷冻工艺为兑卤槽和沉降器双循环冷冻，技改后将兑卤槽拆除，沉降器进行循环冷冻改造前，因盐水系统硫酸根含量高，需要开启两套膜装置，改造后正常生产时，开启一套膜装置即可满足生产需求，年节约用电约300万kW·h。
6结语
氯碱行业在当前的形势下，必须注重节能减排措施的应用和发展，在生产过程中创新节能技术，通过对各类资源的回收再利用，能有效的降低能耗，节约成本，提高氯碱企业的清洁生产水平，为氯碱行业的可持续发展提供动力。——论文作者：张丛
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