张敬 王思洪
山东省菏泽市东明县东明石化集团万海氯碱有限公司 山东 菏泽 274500
摘要：氯碱生产过程中，将会产生湿氯气和湿氢气，导致生产过程出现热量损失，需要采用有效的控制手段。基于此，本文将从工艺流程、经济效果、注意事项三个方面分别对湿氯气和湿氢气的综合利用进行分析，使热量的损失能够得到有效地控制，进而起到良好的节能效果。
关键词：湿氯气；湿氢气；综合利用
引言：为了减少氯碱生产过程热量损失，需要对湿氯气和湿氢气进行综合利用，对湿氯气和湿氢气携带的热量进行回收，从而提高氯碱生产过程热量损失的控制水平。此外，还可以对湿氯气和湿氢气中的有效成分进行回收，避免原料造成浪费，进而为企业节约成本。
1氯碱生产技术概述
在工业生产中，氯碱主要由电解的方式进行生产，反应过程需要在电解槽中进行，采用隔膜电解技术进行实现。在电解过程中，将会产生氯气和氢气，两种气体均会带走部分热量，使反应过程的热量流失，造成额外的热能损耗。电解液主要由盐水组成，温度在45℃左右，需要将其加热到65℃左右进行电解反应。电解反应需要树脂交换环境下进行，对电解质的流动速度进行控制，保障电解反应过程能够顺利地进行。随着反应的进行，将会电解出氯气和氢气，由于两种气体中会混入水蒸气，所以会形成湿氯气和湿氢气，两者的温度大约在85℃左右，会携带走部分热量，造成热量的损失。为了减少氯碱生产工艺热量的损失，需要对工艺进行改进，对湿氯气和湿氢气携带的热量进行充分地利用，进而起到良好的节能效果[1]。
2湿氯气预热过滤盐水
2.1工艺流程
在传统的生产工艺中，湿氯气由电解槽阳极产生，经过气液分离处理后，进入氯气总管，此时氯气的温度在85℃左右，并且带有较多的水蒸气。生产的湿氯气需要被送往洗涤塔进行过滤，温度需要控制在65℃左右，同时将湿氯气温度控制在62℃左右，保障过滤过程能够顺利地完成。为了有效地降低热量的损失，需要在电解槽与洗涤塔之间增设换热装置，该装置采用钛金属进行制造，具有良好的热传导性和化学性质稳定性，可以对湿氯气中的热量进行充分地利用。通过换热装置，可以将湿氯气中的热量用于对洗涤塔的加热，这样可以有效地提高湿氯气热量的利用率，保障洗涤塔能够被加热到65℃左右，可以减少加热装置的使用，进而实现对湿氯气的综合利用。
2.2经济效果
经过改造后，洗涤塔温度能够保持在65℃左右，由于换热装置的热传递作用，湿氯气的温度得到了有效地降低，由85℃降至60-65℃之间，既减少了热量的损失，又提高了热量的利用率，使生产工艺更加地具有经济性。改造后经济效益计算方法如下：
改造后过滤盐水温度上升15℃左右，每小时利用热量Q=25×15×3886=1.46×106（kJ），每小时节约燃气P=1.46×106/2272=642.61（kg）。每年可节约燃气量P×365*24=5.63×106（kg）。每年可节约成本S=5.63×106×0.72=40.5（万元），设备改造成本为25.4万元，7个月内可以收回投资成本。
由此可见，经过生产工艺经过改造后，虽然短期内会损失一部分成本，但从长远角度考虑是非常有利的，有利于企业的后续发展，保障企业能够获得更大的经济收益。
2.3注意事项
经过改造后生产过程中需要注意以下几点：第一，过滤盐水的输送过程需要保证稳定，不能出现断流的现象，否则不利于热量的传递，对其加热过程造成影响。第二，若需要停止过滤盐水的供给，则需要做好准备工作，需要缓慢地停止过滤盐水的供应，避免洗涤塔温度突然升高。第三，需要做好湿氯气压力波动的控制工作，保障湿氯气的温度稳定，使换热装置能够稳定地进行热量的传递，保障洗涤塔能够被持续加热，使洗涤塔的温度符合氯气洗涤条件。
3氢气冷凝水冷却氯水
3.1工艺流程
在传统的生产工艺中，需要对湿氢气进行降温，而降温过程需要通过自来水循环来实现，会对自来水造成较大的浪费，为此，需要对冷却工艺进行改进，进而节约水资源的利用。湿氯气从洗涤塔出来后，温度将会降低15-20℃，降低后的温度低于氢气冷却系统的温度，因此，氢气冷却系统有两种改进方式：一种是将氢气冷凝水与洗涤塔出来的湿氯气进行热量交换，使氢气冷凝水的温度能够降低，再将其回流至冷凝系统，进而达到冷却降温的目的。另一种是氢气冷凝水自身的回流，与螺旋板式换热器进行热量交换，将冷却后的冷凝水送回至氢气洗涤塔，进而起到冷却降温的目的。氢气冷凝系统冷凝水为闭环循环状态，这样可以在很大程度上节约自来水的使用，保障氢气冷凝水能够形成良好的循环。此外，需要注意避免自来水在一定温度下发生结垢现象，使氢气冷凝水具有良好的热传递效率，避免对湿氢气的冷凝效果造成影响[2]。
3.2经济效果
经过改造后，氢气冷凝系统的温度得到了稳定的控制，并且有效地降低了自来水的消耗，起到了良好的节水效果。改造后经济效益分析如下：2020年上半年并未对工艺进行改进，自来水消耗量为44397.2t，下半年对工艺进行改造，自来水消耗量为35384.6t，改造前后自来水消耗量相差44397.2-35384.6=9012.6t，自来水节约百分比为9012.6/44397.2=20.3%，节水效果非常明显。每月的节水量9012.6/6=1502.1t，年节水量1502.1×12=18025.2t，按照自来水价格1.5元/t计算，每年可节约成本18025.2×1.5=2.7万元。由此可见，通过工艺改造可以有效地节约用水，并且可以起到良好的节水效果，使企业能够获得更佳的经济效益。
3.3注意事项
经过改造后生产过程中需要注意以下几点：第一，需要氯气排出端的防漏工作，防止氯水进入到氢气冷凝水中，对冷凝水造成污染。为此，需要防漏检测工作，在氯气排出端增设ORP检测装置，用于对氯气泄漏情况进行检测，保障氯水泄漏问题能够及时被发现，降低氯水对氢气冷凝环境的影响。第二，需要保障换热装置具有良好的性能，保障冷凝水能够得到有效地冷却，避免对换热效率造成影响，使氢气冷凝系统能够稳定地工作。第三，需要保障冷凝装置具有良好的密封效果，避免装置发生泄漏现象，防止水资源造成浪费。第四，需要做好冷凝水温度控制工作，避免冷凝水发生结垢现象，必要时可以在冷凝水中加入防垢剂，降低结垢现象的产生几率，保障冷凝水具有良好的换热效率。
结论：综上所述，通过综合利用手段可以有效地提高氯碱生产水平，减少湿氯气和湿氢气造成的热量损失，进而为企业节约大量的成本。因此，做好湿氯气和湿氢气综合利用工作非常重要，需要合理地对生产工艺进行改进，提高资源的利用率，从而实现氯碱持续化生产过程。
参考文献：
[1]贺鹏飞,梁寅祥,聂方超,等.湿氯气和湿氢气的综合利用[J].山西化工,2019,39(01):124-125.
[2]马光飞,刘姗,王丽媛.氯碱生产节能降耗工艺优化运行总结[J].中国氯碱,2020(03):35-37.