氯碱工业中的环境保护及技术进展--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

氯碱工业中的环境保护及技术进展

发表时间：2021/5/7 来源：《基层建设》2021年第1期作者：杨卫东

[导读] 摘要：科技进步促进了氛碱工业的发展，氛碱工业中的产品烧碱、氛气和氮气在国民经济中占有重要的地位，可是随之对人类赖以生存的环境也带来一定的危害和破坏作用。

        新疆圣雄氯碱有限公司
        摘要：科技进步促进了氛碱工业的发展，氛碱工业中的产品烧碱、氛气和氮气在国民经济中占有重要的地位，可是随之对人类赖以生存的环境也带来一定的危害和破坏作用。只有依靠科技进步，才能消除污染，保护环境，进而促进氛碱工业可持续发展。在氯碱生产过程中，使用的原材料如汞、铅、石棉以及产生的古氯废气等都可能对人体造成危害和对环境造成污染。因此防治环境污染一直是氯碱工业不能回避的问题。
        关键词：氯碱工业；环境保护；节能技术；应用
        我国的氯碱工业为国民经济的不断发展做出了巨大的贡献，但其自身的能源消耗却是一个较为庞大的数字。在当前能源短缺较为明显以及国家提倡可持续发展以及环境保护的共同影响下，氯碱工业也开始逐步研发并应用相关的节能技术，并且已经取得了初步的研究成效。目前使用较为广泛的几种节能技术分别就是应用节能技术的整流装置、膜过滤技术以蒸发环节中节能技术的应用。随着相关科学技术的不断发展，这些技术也得到了全新方向的发展。同时也证明了其有着很大的发展空间。
        一、电解法烧碱科技进步与环境保护
        19 世纪末期，大型汽轮发电机得到很大发展，电力的成本很快降低，为电解工业发展创造了条件，直流发电机的制造成功为电解食盐制烧碱工业提供了更为直接的条件。氯碱工业依靠科技进步，使其生产工艺经历了水银法—隔膜法—离子膜法发展阶段。然而，随之而来的是汞、铅、石棉等物质对人体和环境造成严重危害和污染。离子膜法电解开创了氯碱工业发展的新纪元，从而彻底消除了汞、铅、石棉等有害物质的污染，保护了环境。
        1、水银法电解与汞的污染。水银法（简称 M 法）采用汞阴极生产氯和烧碱，随着工程技术和材料科学的进展以及操作技术的不断完善，电解槽的面积增加了20 倍，电流密度提高了18 倍，t碱汞耗由1 kg 以上降至 1g 以下。在防治汞污染方面也取得了很大成效。事实证明，水银法电解生产烧碱优点很多，可以直接制得 50 %（质量分数）的液碱，不需要蒸发而直接使用，且产品质量好、纯度高（达 99.5 %）、含盐低（约为 3 ×10-5）、成本低、投资省。由于该法能生产出高纯烧碱，因此促进了石油化工、纺织、化纤等相关工业的大发展。中国政府非常重视此项工作，积极对现有有限的水银法烧碱进行技术改造，防治汞污染，可使汞耗降到无公害的水平，这是作为水银法烧碱继续存在的先决条件。同时积极发展能耗低、质量高、无汞害污染的离子膜电解法来代替水银电解法，以达到根除汞污染，保护环境的目的。
        2、隔膜法电解与铅、石棉的污染。隔膜法（简称 D 法）电解制烧碱要求阳极材料既能导电又能耐氯和氯化钠溶液的腐蚀。随着氯碱工业科技进步，1970 年前后发明了钛基涂钌的形稳性金属阳极，逐步取代石墨阳极，消除了铅污染，保护了环境，使氯碱工业的发展迈上了新台阶。隔膜法电解为将阳极产生的氯和阴极产生的氢氧化钠与氢分开，不致于发生爆炸和生成氯酸钠，比较理想的隔膜材料是石棉隔膜，即利用真空将石棉绒（纤维）吸附在阴极网上，它是 1928 年设计并制造成功的。可是也给从事吸附隔膜的操作工人的健康带来危害，并对环境产生污染。世界卫生组织已经把石棉列为致癌物质。为消除石棉对人体的危害和对环境的污染研制成功了非石棉隔膜和以聚四氟乙烯纤维为主体的改性隔膜，以代替石棉隔膜，同时大力开发和引进先进的离子膜法电解技术，以逐步取代隔膜生产工艺，消除石棉的危害和污染。
        3、离子膜法电解与环境保护。离子膜法（简称 IM 法）电解生产的产品纯度高，能耗低，无汞、铅及石棉污染等优点。早在 1952 年有人提出了用离子膜作为电解制碱的隔膜，直到 20 世纪 60 年代中期，美国杜邦公司首先开发了全氟磺酸阳离子交换膜，并成功地应用于氯碱电解，1975 年在日本旭化成公司首先实现了工业化。离子膜法制碱技术被世界公认为当代氯碱工业的最新技术成就。中国自 1983 年以来，先后引进先进的离子膜烧碱技术和装置，并在国产化的道路上迈出了可喜的一步。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

到目前为止，中国已建成投产的生产改变了中国烧碱的品种结构，增加了大量高纯碱供纺织、化纤等工业的应用，同时也大大提高了中国制碱工业的技术水平，对消除汞、铅、石棉等的危害和污染及对保护环境起到积极的推动作用。中国将离子膜烧碱工程列为“十五”化工重点建设七大工程之一，并将发展离子膜烧碱作为烧碱产品结构调整的方向。
        二、氯碱工业节能技术
        1、整流类型装置应用的节能技术
        （1）节能类型的具备较大功率的晶闸管整流器是其电源的首要选择。当前应用在氯碱工业中的电解类型的电源开始逐渐向着容量的扩大化、性能的提高、数字化控制以及绿色环保化的方向发展。如今的氯碱工业中开始普遍的使用在功率、整流工作效率等方面具备巨大优势的晶闸管自动控制类型的整流器做责成的机组开展相对应的整流工作。其具体使用优势如下：效率基本维持在97%之上，其均流系数基本为支持在0.95，并且可靠性相对较高，对负载电流的控制有着十分良好的效果，并且在技术以及成本投入上都有着巨大的优势。随着这项技术的成熟以及不断发展，国内的诸多氯碱工业都开始将这项技术投入使用。
        （2）全新的直降类型的三合一大功率设施的应用。氯碱工业中有关整流技术进步的代表之一就是整流变压器在结构上的变化、在其设计以及布局上的合理化。整流装置自身在考虑运行中的经济性的基础上，基本采取的都是直降性质的三合一大功率整流装置。同时采用的则是相逆并联的形式，将之前传统形式下的整流装置变压设施位于底部，整流设施位于其上的布局。而是采取了调压设施、变压设施、整流设施的一体化的紧凑类型的设计。这种布局方式在降低涡流的实际损耗、感抗数值以及均流系数的改善方面发挥出了极大的作用，并且将导板以及母线中的电流损失将至最低，有着最为明显的节电效果。
        2、蒸发环节的节能技术应用
        （1）隔膜方法的烧碱蒸发逐步向着多效、循环上的强制方向进步，在实际的烧碱蒸发环节中会对蒸汽产生巨大的消耗，并且这部分蒸汽的耗能基本占据了整体烧碱生产能耗的1/4～1/3，也就是说对整体生产成本有着极大的影响。在蒸发环节中技术的不断发展，之前的双效开始向着多效方向转变，顺流也逐渐转变为逆流，自然类型的循环逐渐变为强制类型的循环。同时在蒸发器自身的形式上也从之前的标准以及筐悬式逐渐转变为外沸以及结晶式，发展到现在已经转变为外热式提及双程式的强制类型循环类型蒸发器。在节能降耗方面有着十分显著的效果。与此同时烧碱产品的质量分数也从之前的30%发展到百分之42以及50左右。这也是我国目前所广泛应用以及未来发展空间可期的蒸发技术之一。
        （2）三效逆流形式降膜蒸发技术在离子膜方式烧碱蒸发工作中的应用。我国目前已经开始从这些企业中引入三效逆流形式降膜蒸发技术的相关技术以及设施开展相应的烧碱生产工作。并且在其中适当的选择国内应用较为广泛的相关设施予以更换和重新设计，并且取得了十分不错的应用效果。这也是这方面的未来发展方向之一。
        工业发展离不开科技进步，保护环境更离不开科技进步，但是工业发展决不能以环境破坏为代价。氯碱行业首先要增强环保意识，通过科技进步，努力减少和消除行业本身潜在的污染源，以求生存和持续发展。整个氯碱行业要大力开展环保综合治理工作。大搞综合利用变害为利、变废为宝，大力研制开发和推广应用洁净生产工艺，推动清洁文明和进一步加强企业职工劳动保护。同时还必须努力研制和开发新的无公害的氯产品，搞好碱氯平衡，呼吁绿色化学，实现零污染。防止环境污染、保护环境是氯碱工业努力革新的方向，最终实现氯碱工业可持续发展。
        参考文献：
        [1] 孙世孝，刘玉才．发展循环经济创建节约型企业[J]．中国氯碱，2019，（5）：44—45．
        [2] 欧京阳，赵念松.节能降耗技术在氯碱工业的应用[J].氯碱工业，2018（04）：32.
        [3] 王冬松．大力发展循环经济，促进氯碱工业可持续发展[J].氯碱行业技术年会论文集．2019．