周 健，許昌犁

（1.四川大學(xué)，四川 成都 6 1 0 0 6 5；2.自貢?shū)欪Q化工股份有限公司，四川 自貢 6 4 3 0 0 0）

專(zhuān)論與綜述

熱法聯(lián)堿工藝能耗分析

周 健1，許昌犁2

（1.四川大學(xué)，四川 成都 6 1 0 0 6 5；2.自貢?shū)欪Q化工股份有限公司，四川 自貢 6 4 3 0 0 0）

通過(guò)對(duì)冷法聯(lián)堿和熱法聯(lián)堿的能耗分析比較，提出熱法聯(lián)堿比冷法聯(lián)堿更節(jié)能，更具優(yōu)勢(shì)，值得推廣。

熱法聯(lián)堿工藝；冷法聯(lián)堿工藝；能耗；比較

純堿生產(chǎn)工藝主要有天然堿法、氨堿法和聯(lián)堿法，而聯(lián)堿法又包括冷法和熱法。目前美國(guó)采用天然堿法，歐洲全部采用氨堿法，而國(guó)內(nèi)主要以氨堿法和冷法聯(lián)堿為主。本文通過(guò)對(duì)熱法與冷法聯(lián)堿的比較，分析熱法聯(lián)堿工藝的耗能情況。

1 熱法聯(lián)堿工藝

熱法聯(lián)堿是一項(xiàng)新型的純堿與氯化銨生產(chǎn)工藝技術(shù)，可以同時(shí)生產(chǎn)純堿和氯化銨兩種產(chǎn)品，其制堿過(guò)程與氨堿法幾乎是相同的，制銨部分是濾過(guò)母液經(jīng)過(guò)脫氨后進(jìn)行蒸發(fā)，采用先析鹽后析銨的工藝方法制取氯化銨。熱法聯(lián)堿的特點(diǎn)是：將鹽鹵制堿和傳統(tǒng)的聯(lián)堿結(jié)合在一起，可以省掉冷法聯(lián)堿的冷析結(jié)晶、鹽析結(jié)晶和冷凍工序。

2 熱法聯(lián)堿工藝的發(fā)展?fàn)顩r

蘇聯(lián)技術(shù)：前蘇聯(lián)基礎(chǔ)化學(xué)設(shè)計(jì)研究院經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)研究，于6 0年代在利西斯克堿廠建立了1 0t規(guī)模的中間試驗(yàn)裝置。庫(kù)達(dá)連科做出了熱法生產(chǎn)氯化銨的設(shè)計(jì)，采用四效鈦材蒸發(fā)器，在利西斯克堿廠和斯拉夫揚(yáng)斯克堿廠建立了合計(jì)3 0萬(wàn)t生產(chǎn)能力的裝置。

大連制堿研究所技術(shù)：6 0年代大連制堿研究所采用自貢鹵水做了大量的研究并開(kāi)展了小試，對(duì)熱法聯(lián)堿工藝條件、設(shè)備選用做了大量的工作。初步結(jié)論：蒸汽消耗太高，能耗并不經(jīng)濟(jì)，在高溫下氯化銨母液的腐蝕，設(shè)備材質(zhì)不能有效解決。

裕華化工：裕華化工采用復(fù)分解制小蘇打，母液熱法生產(chǎn)氯化銨裝置已投入運(yùn)行。熱法制氯化銨采用三效真空蒸發(fā)，生產(chǎn)氯化銨符合農(nóng)業(yè)氯化銨產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)G B 2 9 4 6－1 9 9 2要求。

3 冷法與熱法的研究資料

從《純堿工學(xué)》冷法和熱法聯(lián)堿技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較可以得出如下結(jié)論：冷法和熱法都采用從鹵水精制開(kāi)始，到生成純堿和氯化銨產(chǎn)品，整個(gè)過(guò)程進(jìn)行比較，生成規(guī)模同為1 8 0k t，熱法能耗1 5.2 7G J，冷法能耗1 3.8 5G J，熱法能耗比冷法高1.4 2G J，投資和雙噸成本熱法略低。

4 熱法和冷法的能耗分析

技術(shù)發(fā)展到今天，制約熱法聯(lián)堿的障礙正逐步排除，現(xiàn)在已有熱法氯化銨的工業(yè)裝置運(yùn)行，同時(shí)制鹽裝置蒸發(fā)器已達(dá)到1 0 0萬(wàn)t以上能力，通過(guò)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，可以設(shè)計(jì)出更節(jié)能，更有競(jìng)爭(zhēng)力的熱法聯(lián)堿裝置。下面在優(yōu)化工藝流程的基礎(chǔ)上就熱法和冷法聯(lián)堿能耗進(jìn)行分析。

4.1 能耗指標(biāo)計(jì)算依據(jù)

4.1.1 能耗指標(biāo)計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)

1）綜合能耗計(jì)算通則（G B／T 2 5 8 9－2 0 0 8）

2）企業(yè)能量平衡通則（G B／T 3 4 8 4－1 9 9 3）

3）企業(yè)節(jié)能量計(jì)算方法（G B／T 1 3 2 3 4－1 9 9 1）

4）石油化工設(shè)計(jì)能耗計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)（G B／T 5 0 4 4 1－2 0 0 7）

5）石油化工設(shè)計(jì)能量消耗計(jì)算方法（S H／T 3 1 1 0－2 0 0 1）

6）石油化工合理利用能源設(shè)計(jì)導(dǎo)則（S H／T 3 0 0 3－2 0 0 0）

4.1.2 能耗計(jì)算的范圍

1）計(jì)算范圍僅包括工藝裝置；

2）裝置中包裝、貯運(yùn)工序能耗計(jì)算不計(jì)入；

3）熱法與冷法采取相同規(guī)模消耗數(shù)據(jù)；

4）電耗折算標(biāo)煤按當(dāng)量值計(jì)算；

5）配套合成氨為天然氣合成氨，不足二氧化碳，冷法聯(lián)堿采用石灰窯補(bǔ)充，熱法聯(lián)堿采用氨鹽水吸收熱電煙道氣補(bǔ)充。

4.2 熱法與冷法主要原材料的消耗、能耗分析

熱法聯(lián)堿必須嚴(yán)格控制母液水量，盡量減少水進(jìn)入母液中，否則增加熱法氯化銨部分蒸發(fā)消耗，所以通過(guò)在精制鹽水加入部分干鹽使精制鹽水盡量達(dá)到飽和3 1 0g／L。冷法聯(lián)堿系統(tǒng)含氨母液循環(huán)曝空損失大，熱法聯(lián)堿制堿部分曝空損失相對(duì)較小，而且碳化尾氣量也較小，制銨部分脫氨母液是小循環(huán)，基本脫除游離氨，所以綜合考慮熱法氨耗可以達(dá)到3 3 0k g／t?？紤]到當(dāng)前行業(yè)的平均指標(biāo)，結(jié)合熱法聯(lián)堿提出下面熱法聯(lián)堿與冷法聯(lián)堿主要消耗指標(biāo)，供進(jìn)行能耗比較時(shí)參考。能耗分析見(jiàn)表2。

表1 主要消耗指標(biāo)表

表2 裝置原材料消耗能耗計(jì)算表

4.3 熱法與冷法裝置的能耗分析

4.3.1 熱法裝置能耗

熱法聯(lián)堿生成每噸堿需生產(chǎn)3 3 0k g鹽，鹽可以考慮結(jié)合冷法聯(lián)堿生產(chǎn)作為原料，也可以用于燒堿裝置，實(shí)現(xiàn)全鹵制堿?？紤]生成鹽分?jǐn)偛糠帜芎挠?jì)算見(jiàn)表3。

4.3.2 冷法裝置能耗

為了從相同生產(chǎn)過(guò)程比較，冷法聯(lián)堿也從鹽水精制開(kāi)始，到生產(chǎn)純堿和氯化銨產(chǎn)品為止。制鹽工藝按照五效蒸發(fā)考慮，見(jiàn)表4、表5 。

表3 熱法聯(lián)堿裝置能耗計(jì)算表

表4 冷法制鹽裝置能耗計(jì)算表

表5 冷法聯(lián)堿裝置能耗計(jì)算表

4.4 熱法聯(lián)堿與冷法聯(lián)堿能耗比較

冷法聯(lián)堿（包括真空制鹽）的單位產(chǎn)品綜合能耗：1 5.6 7＋1 2 2.9 4＋2 7 5.3 9＝4 1 4k g標(biāo)準(zhǔn)煤。

熱法聯(lián)堿的單位產(chǎn)品綜合能耗：3 6 8.3 5k g標(biāo)準(zhǔn)煤，熱法聯(lián)堿較冷法聯(lián)堿單位產(chǎn)品節(jié)能約4 5.6 5 k g標(biāo)準(zhǔn)煤。

上述能耗分析電力單位耗能采用是當(dāng)量值，這對(duì)于相同工藝過(guò)程的裝置進(jìn)行能耗比較是合理的，但是對(duì)于兩個(gè)不同工藝過(guò)程的裝置進(jìn)行比較卻不能反應(yīng)真實(shí)的能耗，而應(yīng)該采用等價(jià)值更合理。將上述能耗分析中電力能耗采用2 0 1 0年全國(guó)燃煤發(fā)電平均能耗0.3 3 5k g／kWh計(jì)，熱法聯(lián)堿較冷法聯(lián)堿單位產(chǎn)品節(jié)能7 1.3 1k g標(biāo)準(zhǔn)煤。

5 結(jié) 語(yǔ)

熱法聯(lián)堿直接用鹵水制堿，簡(jiǎn)化工藝流程，減少了設(shè)備數(shù)量，大幅度降低投資。從能耗分析上比冷法有所降低，綜上所述，熱法較之冷法更具成本優(yōu)勢(shì)?？梢韵嘈?，隨著銀珠化工熱法聯(lián)堿裝置的建成，會(huì)有更多擁有自己鹽礦的聯(lián)堿企業(yè)將會(huì)采用熱法聯(lián)堿技術(shù)建設(shè)新裝置。

［1］ 大連化工研究設(shè)計(jì)院.純堿工學(xué)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2 0 0 4

［2］ 史曉平，胡建勛，劉常松.復(fù)分解法生產(chǎn)小蘇打母液的綜合處理［J］.無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，2 0 1 0（8）

［3］ 許昌黎.聯(lián)堿廠工藝路線的選擇［J］.純堿工業(yè)，2 0 1 1（3）

T Q 1 1 4.1 6

C

1 0 0 5－8 3 7 0（2 0 1 2）0 4－0 3－0 3

2 0 1 2－0 5－1 4

周健（1 9 7 2—），1 9 9 2年畢業(yè)于四川輕化工學(xué)院化工工藝專(zhuān)業(yè)，四川大學(xué)化學(xué)工程工程碩士?，F(xiàn)任昊華鴻鶴化工有限責(zé)任公司規(guī)劃技術(shù)處副處長(zhǎng)，主要從事項(xiàng)目規(guī)劃及項(xiàng)目管理工作。