一、技術(shù)名稱：變換氣制堿及其清洗新工藝技術(shù)
二、技術(shù)所屬領(lǐng)域及適用范圍：化工行業(yè)聯(lián)合法制堿企業(yè)
三、與該技術(shù)相關(guān)的能耗及碳排放現(xiàn)狀
目前聯(lián)堿法生產(chǎn)純堿的生產(chǎn)企業(yè)30家，總產(chǎn)量已超過(guò)1千萬(wàn)噸，其中采用變換氣制堿技術(shù)的企業(yè)12家，總產(chǎn)量達(dá)240萬(wàn)噸。與目前的濃氣聯(lián)合制堿技術(shù)比較，變換氣制堿技術(shù)單位產(chǎn)品節(jié)能25kg標(biāo)煤。按照上述濃氣制堿產(chǎn)量，比采用變換氣制堿法全國(guó)年耗能額外消耗21.5萬(wàn)噸標(biāo)煤。目前該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能量5萬(wàn)tce/a，CO2減排約13萬(wàn)t/a。
四、技術(shù)內(nèi)容
1.技術(shù)原理
變換氣制堿技術(shù)將合成氨生產(chǎn)中的變換氣直接送入聯(lián)堿碳化塔，在脫除變換氣中二氧化碳的同時(shí)，又生成碳酸氫鈉。這是我國(guó)繼侯德榜發(fā)明聯(lián)合制堿法后又一次在世界上首創(chuàng)新的純堿生產(chǎn)工藝。變換氣制堿將純堿生產(chǎn)與合成氨生產(chǎn)進(jìn)一步聯(lián)合起來(lái)，純堿的碳化工序同時(shí)又是合成氨的脫碳工序，它省掉了合成氨生產(chǎn)中的脫碳工序、聯(lián)堿生產(chǎn)的CO2壓縮工序，同時(shí)還節(jié)省了合成氨脫CO2溶液再生需要消耗的能量，節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益均十分顯著。
變換氣制堿清洗新工藝采用對(duì)NaHCO3不飽和的母液和部分出塔尾氣加壓后進(jìn)清洗作業(yè)的碳化塔以增大塔內(nèi)物料的攪動(dòng)、加快塔內(nèi)溶疤速度的清洗方法，實(shí)現(xiàn)了碳化塔和外冷器同時(shí)清洗，不但避免了洗水排放造成污染，而且使堿疤溶入母液、回到生產(chǎn)系統(tǒng)中，減少了物料損失，降低了消耗。
2.關(guān)鍵技術(shù)
低溫變換氣制堿技術(shù)；變換氣制堿清洗流程；高效外冷碳化塔。
3.工藝流程
聯(lián)堿生產(chǎn)過(guò)程中的氨母液II經(jīng)泵送入碳化塔（清洗），在清洗碳化塔內(nèi)，以增壓后的碳化尾氣為清洗介質(zhì)進(jìn)行攪動(dòng)，熱氨母液Ⅱ自上而下流經(jīng)塔內(nèi)，溶解堿疤并吸收從塔底而上氣體中的CO2（稱清洗或預(yù)碳酸化過(guò)程），然后從碳化塔（清洗）底部取出，稱碳氨母液II，再經(jīng)泵將其送至各碳化塔（制堿）頂部，與塔底通入來(lái)自合成氨裝置的變換氣逆流接觸吸收其中的二氧化碳，生成碳酸氫鈉的懸浮液，出堿液靠液位差自壓出堿槽后進(jìn)行固液分離。
碳化塔反應(yīng)熱和結(jié)晶熱通過(guò)母液自然循環(huán)至各外冷器利用冷卻水將熱量移出。
制堿塔尾氣和清洗塔尾氣合并進(jìn)入碳化尾氣洗滌塔，用軟水進(jìn)一步洗滌凈化尾氣中的NH3和CO2，凈氨后的碳化尾氣（稱脫碳?xì)猓┓虾铣砂毕到y(tǒng)的原料氣含微量CO2和NH3的要求，返回合成氨裝置，其中部分碳化尾氣進(jìn)入增壓機(jī)，加壓后送至碳化清洗塔作為清洗氣用。工藝流程如圖1所示。
圖1 工藝流程圖
五、主要技術(shù)指標(biāo)
出碳化塔尾氣CO2＜0.2%vol；碳化塔系統(tǒng)壓降0.32-0.35MPa；碳化塔進(jìn)出母液CNH3增量42 tt
-50tt；結(jié)晶平均粒徑＞120μm；碳化塔作業(yè)周期一年。
六、技術(shù)鑒定、獲獎(jiǎng)情況及應(yīng)用現(xiàn)狀
1999年通過(guò)國(guó)家石油和化學(xué)工業(yè)局技術(shù)鑒定；高效自然循環(huán)外冷式碳化塔取得實(shí)用新型專利，2000年和2007年分別取得2項(xiàng)發(fā)明專利證書(shū)，至今采用本技術(shù)的制堿已經(jīng)有200萬(wàn)t以上產(chǎn)能業(yè)績(jī)，技術(shù)成熟可靠。
與目前的濃氣聯(lián)合制堿技術(shù)比較，變換氣制堿較濃氣制堿技術(shù)單位產(chǎn)品節(jié)電約75kWh，折算單位產(chǎn)品節(jié)能25kgce。比采用變換氣制堿法全國(guó)年耗能額外消耗21.5萬(wàn)tce。按照電力CO2的排放系數(shù)0.697kg
/ kWh計(jì)，每年額外排放CO2的量約45t噸。
七、典型應(yīng)用案例
應(yīng)用單位：江蘇華昌化工股份有限公司聯(lián)堿項(xiàng)目
技術(shù)提供單位：中國(guó)成達(dá)化學(xué)工業(yè)公司
節(jié)能改造情況：江蘇華昌化工股份有限公司20萬(wàn)噸/年聯(lián)堿項(xiàng)目，建設(shè)周期約一年，主要是取消了原有流程中的角閥，既節(jié)省設(shè)備投資，又免除了角閥的日常操作和維修工作量，同時(shí)也排除了因此項(xiàng)維修對(duì)生產(chǎn)的影響；改變了碳化塔清洗方式：由只是定時(shí)輪洗外冷器、定期煮洗碳化塔，改為同時(shí)定時(shí)輪洗整個(gè)碳化塔組（碳化塔與附屬的外冷器同時(shí)輪洗）。
節(jié)能效果：由于碳化塔不再定期停塔煮洗，多臺(tái)塔組的裝置實(shí)現(xiàn)了真正的全年連續(xù)運(yùn)行，提高了裝置的有效生產(chǎn)率，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤5000噸。
經(jīng)濟(jì)效益：（1）外冷碳化塔系統(tǒng)工藝清洗液零排放（2）煮塔洗水零補(bǔ)充（3）根治聯(lián)堿廢水排放，真正實(shí)現(xiàn)廢水零排放（4）以20萬(wàn)噸/年聯(lián)堿生產(chǎn)規(guī)模為例，運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約-1100萬(wàn)元/年；設(shè)備投資費(fèi)節(jié)省約934萬(wàn)元；占地面積節(jié)省560m2。
八、推廣前景及節(jié)能減排潛力
預(yù)計(jì)未來(lái)5年，該技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的推廣比例可達(dá)到35%，總投入20億元，節(jié)能能力9萬(wàn)tce/a，減排能力23tCO2/a。
|
