??
[摘 要]通過(guò)考察國(guó)內(nèi)A、B兩氯堿公司擴(kuò)張金屬陽(yáng)極改造情況,山西合成橡膠集團(tuán)有限責(zé)任公司將固定陽(yáng)極改制為擴(kuò)張陽(yáng)極。分析加大電壓和電流兩種情況下產(chǎn)量的增加情況,確定電流由20.5kA增加到23.5kA時(shí)燒堿產(chǎn)量增加最多,達(dá)3029t;且每年可節(jié)電249.16萬(wàn)kW·h。改造過(guò)程中,擴(kuò)張金屬陽(yáng)極片改制和燒結(jié)爐共需231.52萬(wàn)元。
[中圖分類(lèi)號(hào)]TQ114.262 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B
[文章編號(hào)]1008-133X(2006)
山西合成橡膠集團(tuán)有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“山橡公司”)氯堿生產(chǎn)裝置是氯丁橡膠和聚氯乙烯樹(shù)脂產(chǎn)品的配套系統(tǒng)。隨著橡膠和樹(shù)脂的產(chǎn)能擴(kuò)大,氯堿生產(chǎn)裝置已不能滿足這兩種產(chǎn)品對(duì)氯化氫氣體的需要。由于場(chǎng)地和現(xiàn)有整流裝置的限制,電解裝置進(jìn)行大規(guī)模的改造不太現(xiàn)實(shí)。山橡公司為提高生產(chǎn)能力,降低電耗,本著投入少、見(jiàn)效快的原則,在現(xiàn)有基礎(chǔ)上將電解槽固定金屬陽(yáng)極改制為擴(kuò)張金屬陽(yáng)極。
1 電解槽實(shí)際運(yùn)行狀況
山橡公司現(xiàn)有兩套硅整流變壓系統(tǒng),并聯(lián)使用。變壓器額定容量合計(jì)為8MW,整流電壓為300V,整流電流合計(jì)為24kA。有JD12型電解槽90個(gè),在1.7kA/m2電流密度(20.5kA)狀況下運(yùn)行,其總電壓超過(guò)297V,已經(jīng)接近300V。受變壓器限制,在現(xiàn)有固定金屬陽(yáng)極電解槽基礎(chǔ)上,提高電流密度已不可能,只能采用擴(kuò)張陽(yáng)極,從降低電解槽電壓入手,通過(guò)降低總電壓,獲得增加電解槽或提高電流密度的空間,以提高氯化氫產(chǎn)量,滿足下游產(chǎn)品的需要。改造前,山橡公司調(diào)查了國(guó)內(nèi)A、B兩氯堿公司的運(yùn)行情況。
A公司原有192個(gè)30型固定金屬陽(yáng)極電解槽,現(xiàn)全部改制為擴(kuò)張金屬陽(yáng)極,運(yùn)行總電流為54kA,運(yùn)行總電壓為622V。
B公司原有180個(gè)30型固定金屬陽(yáng)極電解槽,現(xiàn)將其中的120個(gè)改制為擴(kuò)張陽(yáng)極,與未改制的60個(gè)固定金屬陽(yáng)極電解槽一起運(yùn)行,而隔膜全部采用改性隔膜,運(yùn)行總電流為57kA,運(yùn)行總電壓為591.6V。
2 擴(kuò)張陽(yáng)極與固定陽(yáng)極電解槽電壓及電解槽特性K值計(jì)算
國(guó)內(nèi)A、B兩氯堿公司電解槽運(yùn)行的數(shù)據(jù)及其他電解槽參數(shù)計(jì)算結(jié)果與山橡公司固定陽(yáng)極電解槽運(yùn)行參數(shù)的比較見(jiàn)表1。
表1中587.4是根據(jù)B公司經(jīng)驗(yàn)得出的:固定陽(yáng)極采用改性隔膜后,電解槽單槽電壓較普通隔膜降低約80mV,擴(kuò)張金屬陽(yáng)極改性隔膜電解槽較固定陽(yáng)極普通隔膜電解槽槽壓低150mV,即采用改性隔膜后固定陽(yáng)極較擴(kuò)張陽(yáng)極電壓高70mV,60個(gè)電解槽總共高出4.20V,180個(gè)擴(kuò)張陽(yáng)極電解槽總電壓為591.6-4.2=587.4(V)。
3 山橡公司固定陽(yáng)極改制為擴(kuò)張陽(yáng)極后電解槽運(yùn)行參數(shù)計(jì)算
根據(jù)表1中K值計(jì)算,山橡公司將固定陽(yáng)極改制為擴(kuò)張陽(yáng)極后的單槽電壓及總電壓列于表2。
4 固定陽(yáng)極改制為擴(kuò)張陽(yáng)極效果計(jì)算(K值取平均值0.054)
4.1 電解產(chǎn)能增加幅度
(1)增加電解槽能增加的產(chǎn)能
表2顯示,當(dāng)K值為0.054、運(yùn)行電流為20.5kA時(shí),單槽電壓為3.17V,90個(gè)電解槽總電壓為285.125V,與300V相差近15V,最多可增加電解槽4個(gè),在電流效率不變的情況下,其電解產(chǎn)能可增加:
樹(shù)脂可增加產(chǎn)量(PVC耗HCl按750kg/t計(jì)):2709÷0.75=3612(t)。
4.3 電能節(jié)約
從表2可以看出,擴(kuò)張金屬陽(yáng)極較固定金屬陽(yáng)極的槽電壓有明顯下降,即擴(kuò)張金屬陽(yáng)極的節(jié)電效果明顯。據(jù)科研機(jī)構(gòu)測(cè)試,槽電壓每下降0.1V,生產(chǎn)1t堿直流電耗降低70kW·h。如電解槽在23.5kA電流下運(yùn)行、K值為0.054時(shí),單槽電壓下降0.15V、電解槽90個(gè)、電流效率94%、年運(yùn)行時(shí)間8000h。
燒堿年產(chǎn)量:
1.492×23500×90×8000×94%÷1000000=23730(t)。
節(jié)電量:70×(0.15÷0.1)×23729=249.16萬(wàn)(kW·h/a)。
節(jié)電費(fèi)[電解電費(fèi)按0.36元/(kW·h)計(jì)]:0.36×2491600=89.70萬(wàn)(元/a)。
5 主要投資
涂層費(fèi)用:500元/片;改制費(fèi)用:900元/片;運(yùn)輸費(fèi)用(往返):20元/片;現(xiàn)有電解槽90個(gè),每個(gè)裝有16片陽(yáng)極片,換槽備用片為120片,陽(yáng)極共1560片。
單片改制費(fèi)用:
涂層費(fèi)用+改制費(fèi)用+運(yùn)輸費(fèi)用=500+900+20=1420(元/片)。
金屬陽(yáng)極片改制總費(fèi)用(1560片):1420×1560=221.52萬(wàn)(元)。燒結(jié)爐費(fèi)用:10萬(wàn)元。
6 結(jié) 語(yǔ)
(1)固定陽(yáng)極改制為擴(kuò)張陽(yáng)極后,增加電解槽數(shù)量電解產(chǎn)能可提高4.44%;提高電流密度電解產(chǎn)能可提高14.63%,應(yīng)從提高電流密度方面來(lái)提高電解產(chǎn)品產(chǎn)量。
(2)固定陽(yáng)極改制為擴(kuò)張陽(yáng)極后,運(yùn)行電流可從20.5kA升至23.5kA,電解年氫氧化鈉產(chǎn)量可增加3029t,樹(shù)脂產(chǎn)量可增加3612t。
(3)年可節(jié)電249.16萬(wàn)kW·h,節(jié)約電費(fèi)89.70萬(wàn)元。
(4)擴(kuò)張金屬陽(yáng)極片改制和燒結(jié)爐主要投資共231.52萬(wàn)元,符合公司投入少、見(jiàn)效快、收益大的原則.
