化工企业清洁生产案例分析

一个企业管理， 并由生产部统一管理生产和工艺， 原料、 配方、 过程控制、 人员、 管理等因素都没有太大差异， 并可以由技术 管理人员调整改善，这些都不应该成为新装置产品质量问题 的影响因素，问题原因还要从套装置设备和工艺的差异中查 找。 从工艺、设备等方面来看最大差异就是两套装置加热方 式不同， 旧装置用燃烧机进行加热， 由于燃烧机烟气导热系数 小， 单位体积比热容低， 整个传热环节热量传递阻力最大在于 烟气到反应釜壁间的气固间的传热，釜壁上的热量能通过物 料的搅拌迅速均匀地传到物料中， 反应釜壁温度较低， 物料受 热比较均匀； 而新装置由盘管中通过的高温导热油加热， 虽然 导热油温度比燃烧机的烟气低，但液体导热油和气体的烟气 比较具有导热系数大、 单位体积比热容高的特点， 传热环节阻 力最大的地方变成了粘性较大的釜内物料，这就容易导致导 热油加热盘管入口段的局部表面温度过高，这部位的反应物 料温度过高， 导致缩聚反应过度、 副反应增加等问题， 从而影 响产品质量。而且反应在不同阶段要求的温度也不同，全部 由高温导热油加热也有其不合理之处。 3.1.2 解决方案 由于新装置设备已经建成，不太可能改回燃烧机加热的 模式。于是我们根据一些企业应用情况，建议该公司将原来 的一级导热油加热系统改成二级导热油加热，改善一级导热 油加热系统热冲击大、受热不均匀的问题。改造前后原理图 见图 1。
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温速度， 缩短反应时间， 提高生产效率， 总体上降低单位产品 能耗。 3.2 循环冷却水系统改造 3.2.1 存在问题 通过对企业用水量的统计发现该公司用水大户在于一般 企业新鲜水用量不大的循环冷却水系统。因为该公司的循环 冷却水系统除了供给各类换热设备的循环冷却水外，还同时 作为水环真空泵的工作用水，而水环真空泵的工作用水经过 使用后含有反应釜抽出来的有机物，必须排到污水站进行处 理而不能返回循环系统重复使用，导致冷却水系统浓缩倍数 过低， 远低于一般循环冷却水系统 2-4 倍的浓缩倍数。 3.2.2 解决方案 水环真空泵用水主要起到真空泵内空间分隔作用，对水 质要求不高，只要控制在一定温度之下就能保证真空泵正常 工作。真空泵的流水在某种程度上只是为了避免工作过程中 水温过高所要求的。而实际上这个真空泵的用水量已占到新 鲜水量的 75%。通过对现场设备观察分析发现，真空泵工作 时排水温度较低， 温升不明显， 显然真空泵工作用水流量设置 过大。因此我们建议在真空泵排水口设置温度传感器，再通 过温度变送调节阀控制真空泵的水流量，以保证既满足真空 泵正常工作， 又能最大限度地减少真空泵工作用水的目的。 另外， 我们还发现污水站处理后的废水水质较好， 而且循 环冷却水系统由于通过水环真空泵的排放， 水置换量较大， 能 较好地维持系统水质，完全可以将部分处理后废水送回冷却 水系统回用。为避免回用废水及浓缩倍数增加后循环冷却水 水质恶化，可通过向冷却水系统投加水稳剂的方式提高冷却 水的质量， 保证冷却系统的运行效能。 经过温度控制改造， 真空泵用水量已降低到原来的 60 ～ 70%， 对真空度没有不良影响。 在污水站清水池增加一台水泵 和相应的输送管网系统，将经过处理达标的废水送到循环水 冷却池，直接将水用于循环冷却和真空泵使用。改造后废水 回用量已达到 30 ～ 34t/d， 是原来循环冷却水系统新鲜用水量 的 1/3 左右， 其余部分仍由自来水补充。 尽管回用水有机物含 量有所增加， 由于该系统受真空泵用水量大的影响， 循环水系 统的浓缩倍数很低， 改造后水质情况良好， 对生产工艺没有不 良影响。 经过改造后， 经过真空泵排放的污水量减少了， 废水 COD 浓度有所增加， 但没有超出污水站设计范围。由于水量减少， 生化处理的停留时间比原来延长了 0.8 ～ 0.9 倍， 更有利于污 水处理。据测定， 清水池 COD 浓度比原来降低 5%左右， 说明 该改造对废水减排是有利的。加上废水的回用，排放废水量 的降低， 大大降低了 COD 等污染物的排放总量。 该项目改造投入费用很少， 却大大降低了新鲜取水量。 减 排了大量的废水和污染物， 经济和环境效益十分显著。 4 结束语 虽然作为清洁生产技术服务单位我们对于企业的实际生 产情况和专业技术不如企业技术人员熟识，但我们有更广泛 的节能降耗方面的技术知识， 尤其是在外围水、 电、 汽供给等 公用工程部分和一些通用设备与技术方面，我们能有机会接 触到更多的企业， 掌握更多的新技术和新工艺。 而企业方面，由于人力的限制往往并不十分熟识辅助工 序的设备和技术，对节能降耗等新技术的认知度也较低。而 我们服务单位可以通过接触大量的企业和新技术，发挥我们 所长， 配合企业可提出更多的解决方案， 为企业做好清洁生产 工作， 创造更大的环境和经济效益， 为企业和社会作出贡献。
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□ 梁仁铸
广东・佛山 528200） （佛山弘禹环保科技有限公司
摘 要： 在某化工企业进行清洁生产审核辅导工作中， 根据企业的特点， 提出 “酯化生产工艺改造” 和 “循环冷却 水系统改造” 等清洁生产改造方案， 改进企业生产设施存在的缺陷， 提高产品质量， 大幅度降低企业的新鲜水用 量， 减少废水污染物的排放量， 创造明显的经济效益和环境效益。 由于该企业生产流程和工艺具有一定普遍性， 相关清洁生产思路也具有广泛的借鉴意义。 关键词： 化工 清洁生产 工艺改造 循环冷却水 节能减排 中图分类号： TQ325.3 文献标识码： A 文章编号： 1007-3973 （2013） 006-067-02 1 前言 该化工公司是采用用多元醇、多元酸等进行酯化缩聚生 产聚酯产品的企业。我公司作为清洁生产技术服务单位辅助 该公司开展清洁生产审核工作。在该公司的清洁生产审核过 程中， 在我们帮助下， 企业确定实施节能降耗的清洁生产方案 多个。这里仅以 2 个效益明显的典型项目“酯化生产工艺改 造” 和 “循环冷却水系统改造” 作为例子， 作为同类企业进行节 能减排改造的借鉴。 2 企业情况 该公司生产过程的酯化反应需要加热、 抽真空的条件下， 通过反应釜间歇进行，反应的不同阶段要求的温度和真空度 都不同。企业有新旧 2 套生产装置，新旧生产装置的差别主 要是反应的加热方式不同，旧装置采用各反应釜独立配置的 燃烧机燃烧柴油产生的烟气进行加热，而新装置则采用导热 油锅炉进行供热。 3 问题和解决方案 3.1 酯化生产工艺改造 3.1.1 存在问题 本来新装置是在经过旧装置实践后，进行改进设计提升 后的新建项目。但建成后经过一年多的试产，发现新装置虽 然生产效率比旧装置高， 但产品质量始终不如旧装置， 返工率 较高， 企业技术人员多方查找原因， 调整工艺， 但始终未能解 决问题。 针对新装置存在的质量问题，我们分析两套装置都属同
称在产铝） ， 其作用： 1) 保护碳阴极， 防止铝直接在阴极表面析 出而腐蚀阴极； 2)传导阳极中心热量， 使电解槽各处温度均匀。 升高铝水平， 在产铝量加大， 电解槽的散热量增大， 会导致电 解槽温度降低； 降低铝水平， 电解槽的散热量减少， 会导致电 解槽温度升高。 (3)保温料厚度。阳极上保温料是维持电解槽热平衡的一 个重要因素， 增大阳极上保温料厚度会减小电解槽的散热量， 导致电解槽温度升高，反之减薄保温料厚度会导致电解槽的 温度降低。 (4)分子比。分子比是指电解质中氟化钠与氟化铝的分子 数之比， 通过添加氟化铝降低分子比可以降低电解质温度。 4.3 影响电解质初晶温度变化的因素 (1)分子比。分子比升高， 电解质的初晶温度升高， 分子比 降低， 电解质的初晶温度降低。 (2)氧化铝浓度。氧化铝浓度是指电解质中氧化铝的百分 含量， 氧化铝浓度越高， 电解质初晶温度越低。 (3)电解质种添加剂的种类和含量。添加剂的种类主要有 氟化钙、 氟化镁、 氟化锂， 添加剂含量越高电解质初晶温度越 低， 添加剂的种类不同对电解质初晶温度的影响也不同。 4.4 技术关键 要保持低过热度，应该保持较高的初晶温度和较低的电 解质温度。 (1)合理分子比的确定。要保持较高的初晶温度需保持较 高的分子比，而保持较低的电解质温度又需要保持较低的分 子比， 所以太高和太低都不合适， 目前分子比基本保持在 2.5
图 1 反应釜加热方式改造示意图 从图 1 可以看出加热系统改造变化不大，改进后的二级 导热油加热系统只是在原来进釜的加热盘管外增设一台导热 油泵， 构成二级闭环导热油循环系统， 导热油泵流量大于原一 级导热油最大流量，保证一级系统的导热油能全部通过油泵 和二级系统的较低温度导热油混合降温后再进入加热盘管。 初级导热油流量则根据反应物料加热温度的需要通过原有的 调节阀加入二级导热油系统中进行渐次升温，避免高温的初 级导热油直接进入加热盘管造成物料局部过热。只要导热油 泵产生的流量大于调节阀全开时的初级导热油流量，则调节 阀全开时也能确保把初级导热油全部引入加热盘管用于加热， 并且由于少了盘管的阻力， 导热油流量将比原来还大， 因此理 论上改造后系统并不会降低系统原有的最大升温速度，保持 较高的生产效率， 还可以在需要时保持升温均匀平稳， 最大限 度地消除了原来局部过热问题，也有利于不同反应阶段不同 的温度控制。 经此改造虽然要增加一台导热油泵，增加了设备投入和 电力消耗， 电耗增加并不多， 却换取产品质量的明显提升。而 且系统升温平稳后，在保证产品质量前提下可以适当加快升
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～ 2.55。 (2) 合理铝水平的确定。由于电压降低了 132mv， 电解槽 的热收入较降电压前有明显减少，在降电压过程中很容易出 现电解质收缩、 电解质水平偏低的现象， 所以铝水平较降电压 降低了 2-4 cm， 目前铝水平大多保持在 23 ～ 25cm。 (3)提高氧化铝浓度的合格率。合理氧化铝浓度应控制在 1.5 ～３%之间， 但由于受气缸漏料、 换极、 火眼不畅通、 人为因 素干扰槽控系统等因素的影响， 经常偏离正常范围， 要加强对 设备的维护， 提高换极等工序的操作质量， 并对浓度异常的电 解槽进行控制参数调整， 提高氧化铝浓度的合格率。 5 结语 (1) 在低电压下， 应通过降低阳极压降、 阴极压降、 槽周母 线压降、 电解质压降来保持较高的的极距。 (2) 在极距相对稳定后， 应通过保持较低的过热度来提高 电流效率。 (3)通过合理调整技术条件， 我公司 240KA 系列在平均电 压降低 132 mv 的情况下， 电流效率基本维持在 91% 左右， 仅 较降电压前降低 0.5%， 吨铝直流电耗也从改造前的 13442kwh/ t-Al 降低至 13128kwh/t-Al， 取得了明显的节能效果。 参考文献： [1] 王建军,刘海石,高炳亮.一种含氟化镁电解质体系的温度、 密度和导电度论证[J].轻金属,2004(12). [2] 邱竹贤. 预焙槽炼铝 (第三版) [M]. 北京: 冶金工业出版社, 2005.