一、技術名稱:新型高效節能膜極距離子膜電解技術
二、技術所屬領域及適用范圍:化工行業氯堿生產
三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀
2008年我國燒堿產量(折100%,下同)為1852萬t,居世界第一位。我國燒堿消費以輕工、化工、紡織行業為主,預計今后幾年,我國燒堿市場需求將保持繼續增長的態勢。目前我國燒堿生產工藝主要有兩類:離子膜法工藝和隔膜法工藝。其中,單位產品隔膜法燒堿的電和蒸汽消耗量要高于離子膜法燒堿。目前該技術可實現節能量45萬tce/a,CO2減排約119萬t/a。
四、技術內容
1.技術原理
離子交換膜法制氫氧化鈉和氯氣、氫氣的電解原理:電解反應方程式:
2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2↑+H2↑
2.關鍵技術
離子膜法制燒堿技術經歷了從普通強制循環到高電流密度自然循環兩個階段。為了進一步降低電耗,目前國內外均已研發出的膜極距離子膜電解槽技術,通過減小極間距達到降低電耗的目的。關鍵技術為電解槽設計制造技術、電極制造技術。
3.工藝流程
離子交換膜法制燒堿的工藝流程主要包括3個工序:(1)二次鹽水精制工序(2)電解工序(電解和電解液循環)(3)淡鹽水脫氯工序。
五、主要技術指標
設計電流密度(kA/㎡):6.0;
運行電流密度(kA/㎡):5.5;
單元槽電壓(V)2.98;
直流電耗(DC-kWh/MT):2080;
燒堿濃度(Wt%):32。
六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀
2008年,該技術通過中國石油和化學工業協會組織的行業專家評定。引進的膜極距離子膜電解裝置在國內部分氯堿企業已投入運行,利用國內自主開發技術新建或改造現有裝置的一些企業正在開展項目前期工作。江蘇安邦電化有限公司20萬t/a新型膜極距離子膜法替代原隔膜法燒堿節能改造項目已獲中國化工集團批準立項。巴陵石油化工有限責任公司、上海天原華勝化工有限、浙江善高化工有限公司、河南焦作宇航化工公司均在開展試驗工作。
七、典型應用案例
典型用戶:江蘇安邦電化有限公司、河北冀衡化學股份有限公司、寧波東港電化
有限責任公司、河北黃驊氯堿責任有限公司
技術提供單位:藍星(北京)化工機械有限公司
建設規模:20萬t/a新型膜極距離子膜法替代原隔膜法燒堿節能改造項目。主要改造內容:對原有16萬t/a隔膜法燒堿生產裝置改造成膜極距離子膜燒堿裝置,具體改造內容包括:整流、鹽水精制及電解、氯氫處理、氯氣液化及包裝、合成鹽酸、蒸發固堿、鹵水脫硝、變配電及配套公用工程。節能技改投資額50270萬元,建設期2年。與隔膜法燒堿相比,每年可節能6.8萬tce,取得節能經濟效益8046萬元,投資回收期5.4年。
八、推廣前景及節能減排潛力
目前國內隔膜法燒堿產能約為800萬t/a,預計未來5年,該技術在行業內的推廣潛力可達到50%,投資總額26億元,節能能力90萬tce/a,減排能力238萬tCO2/a。
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