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燒堿行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)推行方案印發(fā)

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2010-03-24 10:39:55

節(jié)能司

　一、總體目標(biāo)

　　1．到2012年，燒堿單位產(chǎn)品綜合能耗平均約700.5千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，全行業(yè)降低消耗215.5萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤/年；單位產(chǎn)品鹽泥產(chǎn)生量降低9.1千克,鹽泥產(chǎn)生總量減到90萬噸/年，減排20萬噸/年；單位產(chǎn)品廢水產(chǎn)生量降低1噸/噸，廢水排放總量減到6050萬噸/年，減排2200萬噸/年；廢石棉絨產(chǎn)生量減到460噸/年，減排620噸/年。

　　2．加大技術(shù)攻關(guān)力度。加大氧陰極技術(shù)攻關(guān)力度，爭取在2012年之前建立10萬噸級生產(chǎn)示范工程。

　　3．加強(qiáng)新技術(shù)的示范應(yīng)用。加強(qiáng)國產(chǎn)化離子膜技術(shù)、隔膜法燒堿三相流蒸發(fā)技術(shù)和超聲波防除垢節(jié)能技術(shù)應(yīng)用示范工程建設(shè)。

　　4．推廣先進(jìn)適用的清潔生產(chǎn)技術(shù)。到2012年，離子膜法燒堿比例達(dá)到85%；普通隔膜法燒堿全部完成擴(kuò)張陽極、改性隔膜改造；
完成300萬噸燒堿產(chǎn)能應(yīng)用零極距電解槽；完成約1000萬噸燒堿產(chǎn)能應(yīng)用膜法脫硝技術(shù)，行業(yè)普及率達(dá)到40%；推廣200萬噸燒堿產(chǎn)能應(yīng)用三效逆流膜式蒸發(fā)技術(shù)；推廣300萬噸產(chǎn)能氯化氫合成余熱利用技術(shù)。

　　二、應(yīng)用示范技術(shù)

序號	技術(shù)名稱	適用范圍	技術(shù)主要內(nèi)容	解決的主要問題	技術(shù)來源	所處階段	應(yīng)用前景分析
1	三相流燒堿蒸發(fā)技術(shù)	隔膜法燒堿蒸發(fā)裝置改造	本項(xiàng)技術(shù)將三相循環(huán)流化床技術(shù)與蒸發(fā)過程相結(jié)合，在蒸發(fā)器中形成汽、液、固三相流動(dòng)體系。其基本原理是，依靠流化床中的流化固體顆粒對流動(dòng)邊界層和傳熱邊界層的破壞，降低熱阻、延長結(jié)垢的誘導(dǎo)期，實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器的強(qiáng)化傳熱和防垢，從而降低了電耗，節(jié)約了能源，噸堿降低電耗約25KWH/噸。	1．防垢：由于能防止蒸發(fā)器結(jié)垢，故可延長清洗周期； 2．節(jié)能：由于三相循環(huán)流化床蒸發(fā)器可以采用自然循環(huán)操作，故可去掉傳統(tǒng)蒸發(fā)器的強(qiáng)制循環(huán)泵，從而可以節(jié)電。	自主研發(fā)	應(yīng)用階段	該項(xiàng)技術(shù)已在鹵水蒸發(fā)、氯化鈣、氯化鎂、中藥提取液等物料的蒸發(fā)器中成功應(yīng)用，獲得良好的防垢和節(jié)能效果。在氯堿行業(yè)內(nèi)也有了應(yīng)用，效果良好。該技術(shù)可在隔膜法燒堿蒸發(fā)裝置改造中應(yīng)用。以2008年隔膜法燒堿產(chǎn)量650萬噸計(jì)算，全行業(yè)應(yīng)用可節(jié)約1.63億KWH。
2	超聲波防除垢燒堿蒸發(fā)節(jié)能技術(shù)	隔膜法燒堿蒸發(fā)裝置改造	CMFG超聲波防除垢技術(shù)是利用超聲波在金屬介質(zhì)和與其直接接觸介質(zhì)中傳播產(chǎn)生的一系列相關(guān)效應(yīng)來達(dá)到防垢、除垢的效果。蒸發(fā)器加熱室硫酸鈣垢等結(jié)垢現(xiàn)象被解決，有效延緩了鹽結(jié)晶掛壁，同時(shí)由于超聲波本身對設(shè)備的強(qiáng)化傳熱作用，應(yīng)用設(shè)備傳熱系數(shù)都用明顯的提高，節(jié)能效率達(dá)到10%左右，噸堿節(jié)約0.4噸蒸汽。	1.除垢防垢：通過超聲波的一系列效應(yīng)達(dá)到除垢與防垢目的； 2.節(jié)能：減少設(shè)備帶垢運(yùn)行帶來的10%-50%能源浪費(fèi)，也減少了蒸發(fā)設(shè)備清洗次數(shù)，達(dá)到節(jié)能效果。	自主研發(fā)	應(yīng)用階段	該技術(shù)有效解決了鹽結(jié)晶掛壁現(xiàn)象，節(jié)能效果明顯，以2008年我國隔膜法燒堿產(chǎn)量650萬噸計(jì)算，全行業(yè)應(yīng)用，可以節(jié)約260萬噸蒸汽。
3	國產(chǎn)化離子膜應(yīng)用	適用于新建離子膜燒堿企業(yè)與燒堿生產(chǎn)企業(yè)改造	全氟離子膜是電解槽的核心部件，目前，世界燒堿用離子膜生產(chǎn)被杜邦、旭硝子和旭化成三家公司壟斷，我國離子膜法燒堿的能力已經(jīng)超過2000萬噸，占世界離子膜法燒堿的50%左右。目前，我國由山東東岳集團(tuán)自主研發(fā)的離子膜工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)生產(chǎn)出了工業(yè)化產(chǎn)品。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正在完善中。項(xiàng)目組研發(fā)的高強(qiáng)度D988離子膜和低電耗D2801離子膜達(dá)到了目前市場使用的美國杜邦公司N966膜和N2030標(biāo)準(zhǔn)。國產(chǎn)商業(yè)化離子膜將達(dá)到國外先進(jìn)水平技術(shù)。	1.填補(bǔ)國內(nèi)空白。一直以來，我國的氯堿行業(yè)所用離子膜都是國外生產(chǎn)的，國內(nèi)沒有此項(xiàng)技術(shù)，國產(chǎn)化離子膜的問世，填補(bǔ)了我國離子膜生產(chǎn)技術(shù)的空白。 2.產(chǎn)業(yè)安全問題。我國的氯堿行業(yè)沒有自己的離子膜，燒堿生產(chǎn)的最核心部件掌握在別人手里，行業(yè)安全問題得不到保障，國產(chǎn)化離子膜的生產(chǎn)技術(shù)使我國有了自己的離子膜。 3.降低成本。國產(chǎn)化離子膜的成功，間接的使國外的離子膜降低價(jià)格，同時(shí)國產(chǎn)化離子膜的價(jià)格也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國外的離子膜，以至于可以降低我國燒堿的生產(chǎn)成本。	自主研發(fā)	應(yīng)用階段	我國全氟離子膜的開發(fā)成功和產(chǎn)業(yè)化，不但能夠大大降低國際離子膜技術(shù)對我國的燒堿行業(yè)本身帶來的安全隱患，對燒堿企業(yè)來說也能夠大大降低使用全氟離子膜的成本，因此加快國產(chǎn)化離子膜的應(yīng)用是目前我國必須解決得問題，推廣國產(chǎn)化離子膜具有重要社會意義，因此我國應(yīng)加大力度，采取相關(guān)政策推廣國產(chǎn)化離子膜，其在我國具有極大的應(yīng)用前景。

　　三、推廣技術(shù)

序號	技術(shù)名稱	適用范圍	技術(shù)主要內(nèi)容	解決的主要問題	技術(shù)來源	所處階段	應(yīng)用前景分析
4	燒堿用鹽水膜法脫硝技術(shù)	燒堿所用鹽水	膜法除硝技術(shù)是通過膜過濾將硫酸根離子脫除的技術(shù)。主要是利用過濾膜將硫酸根阻止在濃縮液中，再通過冷凍技術(shù)使?jié)饪s液中的硫酸根以硫酸鈉的形式結(jié)晶分離出來，達(dá)到脫除硫酸根的目的并得到副產(chǎn)物芒硝。該技術(shù)應(yīng)用后每噸燒堿可以減少15～25千克的鹽泥（硫酸鋇）排放，鹽泥排放量下降30%～50%，同時(shí)利用膜法脫銷技術(shù)不再使用有毒性的氯化鋇。	膜法脫硝技術(shù)是通過膜過濾將硫酸根離子脫除。改變了傳統(tǒng)加入氯化鋇與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀的方法，從而大大減少了鹽泥的排放量。	自主研發(fā)	推廣階段	目前膜法脫硝技術(shù)在燒堿行業(yè)已有多家企業(yè)應(yīng)用，總能力在200萬噸左右，普及率約15%。該技術(shù)可以全行業(yè)應(yīng)用。全行業(yè)推廣以后可實(shí)現(xiàn)鹽泥減排量在30～45萬噸/年。計(jì)劃2012年膜法脫銷覆蓋面積達(dá)到40%，鹽泥排放量降低20萬噸/年。
5	離子膜法燒堿生產(chǎn)技術(shù)	適用于離子膜法燒堿新建企業(yè)及隔膜法燒堿企業(yè)改造。	離子膜法制取燒堿是以離子交換膜為隔膜，采用電解法生產(chǎn)燒堿以及氯氣和氫氣的生產(chǎn)方法，是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的新技術(shù)，也是目前國際上最先進(jìn)的燒堿生產(chǎn)技術(shù)。燒堿生產(chǎn)應(yīng)用的離子膜有全氟離子膜、全氟羧酸膜和全氟羧酸膜/磺酸復(fù)合膜，這種膜只允許鈉離子通過，產(chǎn)生的堿液純度高、質(zhì)量好、能耗低、無污染。離子膜法較隔膜法燒堿電耗略低，主要是離子膜法燒堿直接就產(chǎn)出成品堿，不需要蒸發(fā)，從而能耗低。	1.解決隔膜法燒堿石棉絨排放。離子膜采用全氟離子膜、全氟羧酸膜或全氟羧酸膜/磺酸復(fù)合膜，沒有石棉絨的排放。 2.降低能耗。離子膜法燒堿工藝比隔膜法燒堿綜合能耗低480KG標(biāo)煤，更加節(jié)能。 1. 3.提高了燒堿產(chǎn)品質(zhì)量。離子膜燒堿產(chǎn)堿純度高，雜質(zhì)含量低，溶液中含鹽量及雜質(zhì)離子均大大低于隔膜燒堿，可以滿足對堿濃度要求較高的用戶需要。	自主研發(fā)	推廣階段	離子膜法燒堿為清潔生產(chǎn)技術(shù)，與隔膜法相比，在降低能耗的同時(shí)，可以避免廢石棉絨對環(huán)境的污染，此外，離子膜具有穩(wěn)定的化學(xué)性能，幾乎無污染和毒害。如果用離子膜燒堿工藝全部代替隔膜法燒堿工藝每年可減排石棉絨900噸。到2012年，離子膜法燒堿所占比例增加至85%，廢石棉絨減排620噸/年。離子膜法較隔膜法綜合能耗降低480kg標(biāo)煤。以2008年燒堿產(chǎn)量1850計(jì)算，全部改造為離子膜法燒堿工藝可節(jié)約312萬噸標(biāo)煤/年。到2012年，燒堿產(chǎn)量預(yù)計(jì)2100萬噸，離子膜法燒堿所占比例增加至85%，可節(jié)約160萬噸標(biāo)煤/年。
6	金屬擴(kuò)張陽極、改性隔膜技術(shù)	適用于采用普通金屬陽極及普通隔膜的燒堿企業(yè)技術(shù)改造	金屬擴(kuò)張陽極與改性隔膜是近年來隔膜電解生產(chǎn)中的一項(xiàng)新工藝。所謂金屬擴(kuò)張陽極，就是在鈦銅復(fù)合棒上用彈簧片與兩邊的陽極片相連，使復(fù)合棒兩邊的極片可以張開與收縮。改性隔膜就是在制膜過程中向石棉漿料中加入一定量的改性劑（目前一般用聚四氟乙烯纖維或乳液作為改性劑）及少量非離子表面活性劑，同時(shí)吸附在陰極網(wǎng)袋上，制成的薄而均勻的石棉隔膜。每噸燒堿可節(jié)電100kwh以上。改性隔膜相對于普通隔膜來說，增加了產(chǎn)量，降低了廢石棉絨的排放量，減少了廢石棉絨的環(huán)境危害。	通過改變極距和對隔膜改性技術(shù)，達(dá)到降低能耗的目的。	自主研發(fā)	推廣階段	目前已完成200萬噸產(chǎn)能的普通隔膜法燒堿改造，完成改造約占隔膜法燒堿總產(chǎn)能的25%。還有近500萬噸隔膜法燒堿產(chǎn)能未加以改造。 2012年離子膜法燒堿所占比例增加至85%，剩余的隔膜法燒堿全部完成金屬擴(kuò)張陽極、金屬隔膜改造。
7	“零極距”離子膜電解槽	新建項(xiàng)目可采用零極距離子膜電解槽。通過將高電流度復(fù)極式離子膜電解裝置的單元槽改造更新或直接替換	離子膜法燒堿電解裝置中，電解單元的陰陽極間距（極距）是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)指標(biāo)，其極距越小，單元槽電解電壓越低，相應(yīng)的生產(chǎn)電耗也越低，當(dāng)極距達(dá)到最小值時(shí)，即為“膜極距”，亦稱之為“零極距”。零極距復(fù)極式離子膜電解槽是國內(nèi)自高電密自然循環(huán)復(fù)極槽以來開發(fā)的新一代電槽。零極距電解槽操作方便、運(yùn)行平穩(wěn)，滿足生產(chǎn)工藝要求，與普通電槽相比，同等電密下，零極距電槽電壓降低約180mv，相應(yīng)噸堿電耗下降約127KWH，綜合技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。	零極距電解槽通過降低電解槽陰極側(cè)溶液電壓降，從而達(dá)到節(jié)能的效果。原有電解槽陰陽極之間的極間距為1.8～2.2mm，溶液電壓降為200mv左右，零極距電解槽就是改進(jìn)陰極側(cè)結(jié)構(gòu)，增加彈性構(gòu)件，使得陰極網(wǎng)貼向陽極網(wǎng)，電極之間的間距為膜的厚度，從而可以減小槽電壓180mv，在實(shí)際生產(chǎn)中，起到節(jié)能降耗的目的。	自主研發(fā)	推廣階段	我國目前燒堿年產(chǎn)量為1850萬噸，如果全部改造為零極距電解槽，年節(jié)約電能約23.5億KWH，節(jié)能減排效果明顯。 2012年完成300萬噸燒堿產(chǎn)能應(yīng)用“零極距”離子膜電解槽，年節(jié)約電能約3.81億KWH。
8	三效逆流膜式蒸發(fā)技術(shù)	本裝置應(yīng)用的條件為離子膜法電解產(chǎn)生的濃度32%（或相近）的燒堿溶液（合格品）進(jìn)行濃縮，濃縮的濃度可依據(jù)生產(chǎn)或?qū)嶋H需要進(jìn)行設(shè)定，一般濃縮后的濃度為45～50%。	三效逆流降膜蒸發(fā)工藝主要應(yīng)用堿液在不同壓力下沸點(diǎn)不同的原理，通過設(shè)定不同的蒸發(fā)器在不同的操作壓力下工作，使得本工藝過程中產(chǎn)生的二次汽的熱量得以利用；而且，設(shè)計(jì)當(dāng)中還利用了成品堿（50%燒堿）的熱量，將溫度較高的50%燒堿對Ⅱ效、Ⅲ效的出料堿液進(jìn)行加熱，進(jìn)一步減少了蒸汽的消耗量。三效逆流離子膜燒堿降膜蒸發(fā)裝置的考核噸堿汽耗值為0.53t，比普通的單效堿蒸發(fā)工藝可減少噸堿汽耗>0.6t，比一般的雙效蒸發(fā)工藝可減少噸堿汽耗>0.2t。降低了蒸汽的消耗量，也就間接的降低了產(chǎn)生蒸汽而必須消耗的煤炭資源，同時(shí)也減少了燒鍋爐時(shí)排放到大氣的廢氣。	1.三效逆流離子膜燒堿降膜蒸發(fā)工藝比傳統(tǒng)的二效蒸發(fā)、單效蒸發(fā)的汽耗低，提高熱效率，降低能耗。 2. 降低污染：由于二次汽作為下一級蒸發(fā)器的加熱熱源，冷凝后進(jìn)入冷凝液貯槽，不像隔膜堿蒸發(fā)及有的雙效蒸發(fā)工藝，將二次汽直接排入大氣，造成環(huán)境污染。	自主研發(fā)	推廣階段	三效逆流離子膜燒堿降膜蒸發(fā)裝置比一般的雙效蒸發(fā)工藝可減少噸堿汽耗>0.2ton。以2008年離子膜燒堿產(chǎn)量1200萬噸計(jì)算，全行業(yè)應(yīng)用可降低蒸汽消耗240萬噸。節(jié)約31萬噸標(biāo)煤/年。計(jì)劃到2012年推廣200萬噸燒堿產(chǎn)能應(yīng)用三效逆流膜式蒸發(fā)技術(shù)，降低蒸汽消耗40萬噸/年。
9	氯化氫合成余熱利用技術(shù)	現(xiàn)有或新建氯堿企業(yè)的氯化氫或鹽酸合成爐改造。	氯氣與氫氣反應(yīng)生成氯化氫時(shí)伴隨釋放出大量反應(yīng)熱，這些熱量相當(dāng)可觀，完全可以用來副產(chǎn)蒸汽。副產(chǎn)中壓蒸汽合成爐在高溫區(qū)段，使用鋼制水冷壁爐筒；在合成段頂部和底部鋼材容易受腐蝕的區(qū)段，采用石墨材料制作。采用這種方法既克服了石墨爐筒強(qiáng)度低和使用溫度受限制的缺點(diǎn)，又克服了合成段的頂部和底部容易腐蝕的缺點(diǎn)，從而使氯化氫合成的熱能利用率提高到70%，副產(chǎn)蒸汽壓力可在0.2～1.4MPa間任意調(diào)節(jié)，可并入中、低壓蒸汽網(wǎng)使用，使熱能得到充分利用。以生產(chǎn)160t/d氯化氫合成爐為例，每套裝置年副產(chǎn)蒸汽折合標(biāo)煤為4900噸/年；節(jié)電633600千瓦時(shí)。	1.解決了氯化氫合成余熱利用問題。 2.解決了傳統(tǒng)氯化氫合成爐產(chǎn)生的蒸汽壓力不足無法充分利用，造成的資源浪費(fèi)的問題。	自主研發(fā)	推廣階段	該項(xiàng)技術(shù)具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，全行業(yè)氯化氫合成爐生產(chǎn)氯化氫的產(chǎn)能為約600萬噸，1噸氯化氫產(chǎn)生650公斤的中壓蒸汽，全行業(yè)全部應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，可有390萬噸中壓蒸汽被合理利用，可節(jié)約煤炭資源約50萬噸標(biāo)煤。應(yīng)用前景廣闊。該技術(shù)可以全行業(yè)應(yīng)用。計(jì)劃到2012年推廣300萬噸產(chǎn)能氯化氫合成余熱利用技術(shù)，可有效力利用195萬噸中壓蒸汽，節(jié)約煤炭資源25萬噸標(biāo)煤。

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