近年来我国离子膜法烧碱发展迅速, 2008年我国烧碱总产量已达1 850万t, 其中离子膜法烧碱产量820万t。新建离子膜法烧碱装置电解能耗较低, 但由于产能过剩、开工率低、投资过大, 没有得到相应的回报, 甚至亏损。我国氯碱企业尚有近1 000万t/a金属阳极隔膜法电解装置, 有不少企业已改造为扩张阳极, 使用改性隔膜及活性阴极, 降低了电解电耗。在今后一段很长的时间内隔膜法烧碱装置将持续生产, 逐步退役, 直到投资者收回最后的剩余价值, 正如美国目前仍以隔膜法为主、西欧仍以水银法为主一样。

   我国现有烧碱企业如何走出困境? 不可能限制别的企业生产, 只能强大自己, 减少浪费、提高产品品质、增加品种以降低成本、争取市场、争取效益。我国隔膜法烧碱蒸发工艺现状及节能改造措施我国隔膜法烧碱蒸发装置目前以三效顺流部分强制循环工艺为主, 碱液产品以30%NaOH占较大比例, 42%和45%产品占比例较小, 50%产品比例极小。在蒸汽消耗上, 30%产品以3 t/t左右的为少, 有的蒸汽消耗为3.2 ～ 3.5 t/t, 甚至超过3.6 t/t。美国以生产50%碱液为主, 蒸发蒸汽消耗在3 t/t以下;中国石化齐鲁分公司20万t/a烧碱蒸发装置从国外引进时, 电解液NaOH平均质量浓度为130 g/L时蒸汽消耗为2.4 t/t, NaOH平均质量浓度为140 g/L时蒸汽消耗为2.2 t/t[国外三效逆流工艺电解液NaOH平均质量浓度为140 g/L时蒸汽消耗为2.8 t/t(含蒸汽喷射泵消耗)] 。吉林淞泰化工股份有限公司三效顺流生产42%烧碱蒸汽消耗为3.45 t/t, 生产45%碱液蒸汽消耗为3.6 t/t;沈阳化工股份有限公司三效逆流生产42%碱液蒸汽消耗为3.2 t/t。我国生产42%碱液, 采用顺流工艺的蒸汽消耗普遍在4 t/t以上;采用三效四体两段工艺蒸汽消耗在4.5 t/t左右。因此采用三效顺流部分强制循环工艺, 汽耗比国内先进水平的汽耗高400 ～500 kg/t;42% ～ 45%碱液采用三效或三效四体流程的汽耗比国内先进水平高1 t/t。我国采用三效顺流部分强制循环工艺生产42% ～ 45%碱液与国外采用三效逆流工艺生产48% ～ 50%碱液的平均汽耗相比高800 kg/t左右;我国采用三效逆流工艺生产42%碱液汽耗与国外采用三效逆流生产50%碱液先进水平相比高300 ～ 400 kg/t, 差距是相当大的。

  隔膜法烧碱蒸发的目的是:产品达到标准规格;同时进行盐碱分离, 使产品含盐量达到指标要求。我国电解液NaOH质量浓度一般控制在(130 ±5)g/L、NaCl质量浓度为(190 ±10)g/L(普通隔膜法), 采用三效顺流部分强制循环工艺生产42%NaOH吨碱盐结晶平均为1 400 kg以上。采盐方式、分离机的形式直接影响生产能力、洗效周期及汽耗,结晶颗粒大则采盐及过滤效果好, 洗效周期长, 设备生产时间长、洗水量少、汽耗低。采用顺流工艺生产高浓度碱时, 如果NaCl在碱浓缩过程中的结晶不是很理想, 可改变某些条件和过料的位置或设备的局部结构, 结晶效果会有较明显的改善。

  提高蒸发末效真空度, 加大有效温差, Ⅰ效及Ⅱ效的蒸发温度会下降(在其他条件相对稳定的前提下), Ⅰ 效、Ⅱ效的结晶量增多, 同时浓效结晶量减少, 平均结晶粒度会增大。顺流蒸发的过料, 由Ⅰ 效至Ⅱ效、Ⅱ效至Ⅲ效都是高温效向低温效进料。如果过料位置选择不当, 产生急骤闪蒸, 造成设备震动;同时在闪蒸过程中, 析出大量细小结晶, 还有可能堵塞过料管。为了解决这2个问题, 不少企业将过料管改在循环泵进料侧或加热管的入口端, 但也带来一些不利因素:由于过料温度高, 混合后的物料温度提高, 影响传热有效温差, 不利于传热。过去, 在不同的项目中, 过料管位置曾进行过几次变动, 运行效果较好的位置是加热器物料出口端沸腾管下部, 切向进入沸腾管, 利用过料泵的压头, 以最快的速度和循环加热后的物料混合, 降低过热度, 减少细小晶体析出。逆向采盐。我国隔膜法烧碱蒸发大部分采用采盐兼过料(出料)的方式。曾有多家企业技术管理者与笔者讨论逆向采盐的问题, 认为不能使浓效的旋液分离器底流进入离心机高位槽, 而应进入Ⅱ效蒸发器(采用两段蒸发时蒸发浓效旋液分离器底流进入Ⅲ效效体, Ⅲ效盐进入Ⅱ效效体), 集中从Ⅱ效采盐, 成品碱澄清桶盐浆加入一定的电解液后,送入离心机高位槽。其益处是:浓效的盐浆进入低浓效混合后被稀释, 进入离心机的盐浆碱浓度降低,便于分离, 离心机洗水用量相应减少, 回收盐水含碱量下降, 浓效采盐颗粒小, 进入Ⅱ效后一部分被溶解, 另一部分粒径增大, Ⅱ效盐浆浓度会提高(采用两段蒸发工艺时, Ⅲ效盐浆浓度也会提高), 在Ⅱ效采盐, 平均结晶颗粒比各效大很多, 有利于离心机分离。

  真空泵仅抽出二次蒸汽中不凝气及夹带的少量水蒸气, 其抽气量由装置的大小、设备和管道的漏气量决定, 选用水环式真空泵或其他形式的机械真空泵均可。选用高效或双级水环真空泵, 经济实惠。综上所述, 真空设备以表面冷凝器与机械真空泵组合为好。