化学工业的节能减排

第一章化学工业的节能减排

第一节、化工行业的节能技术

化学工业是能源消耗和三废排放的重点产业，也是发展循环经济、节能减排潜力很大的行业。化学工业的主要高耗能产业是化肥、黄磷、电石、烧碱等。

1.1电石工业的节能技术

2007年修订的电石行业准入条件规定，新建电石企业电石炉初始总容量必须达到10万KVA 及以上，其单台电石炉容量≥2.5万KVA。新建电石生产装置必须采用密闭式电石炉，电石炉气必须综合利用。鼓励新建电石生产装置与大型乙炔深加工企业配套建设。现有生产能力1万吨（单台炉容量5000KVA）以下电石炉和敞开式电石炉必须依法淘汰。2010年底以前，依法淘汰现有单台炉容量5000 KVA以上至12500 KVA以下的内燃式电石炉。

为电石行业开展清洁生产提供向导的《清洁生产标准--电石行业（HJ/T430-2008）》已发布，并将于2008年8月1日起实施。该标准将清洁生产指标分为六类，即生产工艺与装备要求、资源能源利用指标、产品指标、污染物产生指标(末端处理前)、废物回收利用指标和环境管理要求。其中每一类又分成三个级别，一级代表国际清洁生产先进水平，二级代表国内清洁生产先进水平，三级代表国内清洁生产基本水平。

(1)节能目标

《清洁生产标准--电石行业（HJ/T430-2008）》规定，每生产1吨电石，标煤消耗至少低于1.2t，电炉电耗至少低于3400kWh／t，焦炭单耗至少低于0.63t，石灰单耗至少低于1.05t，水的单耗至少低于2t；每千克电石的平均发气量至少大于280立升；而废物的利用率均要求达到100％。

(2)节能技术与要求

密闭式电石炉是指CO气体必须综合利用，正常生产时不允许炉气直排或点火炬。

①新建密闭式电石炉，容量必须在1.65万kVA 以上，并且配套炉气余热回收利用装置。高温炉气不允许直接排放。改扩建新增电石炉生产规模不得小于年产4.5万吨，除电力有余、外送困难地区，新建电石炉容量要尽可能在15000千伏安以上。改、扩建项目应采用节能型新工艺和高效设备。禁止再建敞开式电石炉。电石炉采用自焙煤砖做炉衬。

②推广炉气干法净化，回收利用电石炉气，大中型电石炉采用配料密闭和自动上料系统，采用空心电极生产技术。

③现有单台炉容量1.25千伏安及以上的内燃式电石炉，2010年底以前必须改造为合格的内燃式电石炉，鼓励改造为密闭式电石炉。改造的电石炉要求采用先进成熟技术，保证电石炉的安全、稳定和长周期运转。合格的内燃式电石炉具体要求如下：

a）内燃式电石炉炉盖四周仅留有操作孔和观察孔，开孔面积占炉盖表面积的10%以下。

b）采用原料破碎、筛分、烘干设备，确保原料粒度、水分达到工艺要求。

c)采用自动配料、加料系统。

d)电极升降、压放、把持系统必须采用先进的液压自动调节系统，使电极操作平稳，安全稳定可靠。

e)采用微机等先进的控制系统。

1.2 烧碱行业的节能技术

①发展离子膜法生产技术：离子膜电解制碱具有节能、产品质量高、无汞和石棉污染的优点。

我国将不再建设年产1万吨以下规模的烧碱装置，新建和扩建工程应采用离子膜法工艺。2010年，由2000年的24.8%提高到49%左右，2020年，提高到75%。淘汰汞法烧碱工艺。

如果我国的隔膜法制碱改造100万吨为离子交换膜法制碱，综合节能可节约标煤412万吨。

②采用扩张阳极、改性隔膜技术改造的金属阳极(DSA)隔膜电解槽。这是近年来氯碱工业中电解过程改进的新技术。理论上，采用扩张阳极与改性隔膜每吨碱可节约直流电147kWh ，经济效益十分可观。

③采用大型可控硅整流机组；有载调压—变压—整流机组和计算机控制技术；提高盐水质量，实现长周期稳定运行；

④液体烧碱蒸发技术(三效逆流改造三效顺流)。采用三效逆流比三效顺流可更充分合理地利用加热蒸汽的热量，生产每吨碱可节省蒸汽一吨。

⑤高速自然强制循环蒸发器。采用高速自然强制循环蒸发器，可节省400万～500万吨蒸汽，全国按节省强制循环泵每吨碱节电30kWh，全行业年节电1.5亿kWh。

⑥滑片式高压氯气压缩机。采用滑式高压氯气压缩机耗电85kWh，与传统的液化工艺相比，全行业年可节电23750万kWh，同时还可减少大量的“三废”排放。碱厂现有纳氏泵应逐步更新为压缩机。

下游产业链节能技术(附加PVC生产的节能技术)

聚氯乙烯行业节能减排的主要课题应围绕降低电石消耗开展。在聚氯乙烯生产工艺中，单体精馏过程有一部分尾气直接对空排放，尾气中单体体积分数平均为15%，乙炔体积分数为2%，这部分气体的放空不仅增加了电石原料的消耗，而且又严重污染了大气。采用变压吸附装置利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分，不易吸附低沸点组分和高压下吸附量增加，减压下吸附量减少的特性，将被吸附气在一定压力下通过吸附剂床层，C2H3ClC2H2等沸点组分被选择性地吸附，H2、N2等低沸点组分不易吸附而通过吸附剂床层，从而实现

C2H3ClC2H2与其他分离。然后在减压下解吸C2H3ClC2H2使吸附剂再生，再进行下一个吸附周期。

精馏尾气通过尾气回收装置，进行吸附解吸后，将解吸气C2H3ClC2H2送入转化器装置重新转化，达到回收目的。工艺流程图如下：

工艺控制指标如下：

被吸附气：压力0.55MPa，温度-5℃

净化气：净化度ρ(C2H3Cl)≤36mg/m3;ρ(C2H2)≤120mg/m3；

输出压力：0.45MPa 输出温度：≤40℃

解吸气：输出压力≥0.05MPa，温度≤40℃

聚氯乙烯精馏尾气变压吸附装置运行后，电石消耗明显降低，净化排放达到国家标准，真正实现了降低消耗，消除污染，增加效益的目的，实现了社会效益、经济效益双赢，也为电石法聚氯乙烯生产拓展了发展之路。

(4)技术发展趋势

目前世界烧碱生产工艺主要有离子膜法、隔膜法及水银法, 另有少量苛化法。离子膜法能耗低,产品纯度高, 污染小, 操作成本低, 是新建烧碱装置的首选。世界氯碱技术发展总体方向是规模大型化, 节能降耗技术将成发展重点。新建和扩建氯碱产能90%以上将采用离子膜法工艺, 该技术发展方向主要是高性能离子膜和电解槽技术的改进和应用。

PVC技术发展的主要方向是探索采用价格便宜的乙烷作原料, 用直接氧氯化法生产出低成本的氯乙烯单体; 改造平衡氧氯化工艺, 进一步降低生产成本; 进一步解决聚合体系的稳定性及防粘釜问题；改进悬浮聚氯乙烯树脂的粒径分布以及开发使用性能更好的专用树脂, 如开发透明度更好的抗冲击氯化氯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚树脂, 研制更易于加工的聚氯乙烯薄膜专用树脂,改进丙烯酸酯改性的聚氯乙烯型材专用树脂的生产方法等; 在聚氯乙烯树脂加工应用方面, 通过共聚和共混改性生产具有特殊性能和用途的聚氯乙烯产品,增加产品附加值。

近年来, 中国聚氯乙烯( PVC)行业产能增长迅速, 在发展中电石法聚氯乙烯仍占据主要地位。由寿光新龙电化集团、北京瑞思达化工设备有限公司全国首创的干法制乙炔新技术成套