氯化法钛白的能耗与节能措施分析

1、 氯化法钛白的能耗与节能措施分析徐兴荣 （东华工程科技股份有限公司，安徽 合肥 230024）摘 要： 本文通过对国内氯化法钛白单位产品综合能耗的计算与分析，提出了氯化法钛白工艺节能降耗的方法和措施，并与国内硫酸法钛白单位产品综合能耗先进值相比较，探讨保持氯化法钛白工艺节能低耗优势的途径。关键词： 氯化法钛白 综合能耗 节能方法与措施0 前言在国家大力推广节能环保，促进绿色发展的总体方针指引下，钛白粉生产的能耗备受关注，硫酸法钛白生产被作为高能耗、高污染行业而限制发展。有关部门组织制定的钛白粉单位产品能源消耗限额（GB32051-2015）将于2016年10月1日起实施，必将对我国钛白粉行业的

2、供给侧结构性改革与未来发展产生重大影响，也将有力推动钛白粉行业的节能降耗工作深入开展。氯化法钛白工艺流程短、生产工序少、自动化程度高、采用的原料有效成分含量高等特性决定了工艺本身具有生产能耗低、三废排放少等优势。由于国内氯化法钛白尚处于起步阶段，如何充分发挥这些优势，还有许多工作要做。1 氯化法钛白工艺的单位产品能耗1.1 氯化法钛白单位产品动力和能源消耗按照综合能耗计算通则GB/T2589-2008定义，在生产过程中直接消耗的不作为原料、也不进入产品的能源物质作为能源消耗，能源物质包括一次能源、二次能源和耗能工质。氯化法钛白生产中氧气预热器、四氯化钛预热器、闪蒸干燥器等使用燃料气（天然气、人

3、工煤气等），氧化反应器使用甲苯作为燃料。耗能工质还包括蒸汽、氧气、氮气和压缩空气。动力消耗主要是电力和工业用水。表1.1列出了国内氯化法钛白粉单位产品能源工质和动力消耗的典型值。表1.1 单位产品能源工质和动力消耗序号名 称规 格单 位吨产品消耗定额1能源物(1)天然气35.544MJ/ Nm3Nm3120140(2)甲苯纯度99.0%kg1014(3)饱和蒸汽0.7MPa(A)t1.52.5(4)过热蒸汽2.5MPa(A)，280t1.82.20(5)工艺用电380V、10kVkWh4006002耗能工质(1)氧气0.50.8 MPa(A)kg420(2)氮气0.61.5 MPa(A)Nm3

4、5001000(3)压缩空气0.7MPa(A)Nm310001600(4)新鲜水0.4MPa(A)t2832（5）脱盐水t8121.2 氯化法钛白单位产品综合能耗按照综合能耗计算通则GB/T2589-2008规定，计算产品单位产量综合能耗应计算报告期内实际消耗的各种能源，包括工艺生产装置、辅助生产装置、公用物料装置以及附属设施消耗的一次能源、二次能源和耗能工质。为了计算方便，将氧气、氮气、压缩空气和脱盐水按自建辅助装置考虑，并将辅助装置消耗的电和水合并到电力和新鲜消耗中一并计算。表1.2是按照单位产品动力和能源消耗定额计算的氯化法钛白单位产品综合能耗。表1.2 氯化法钛白单位产品综合能耗序号名

5、 称单 位吨产品消耗定额单位工质能量折标煤系数折标煤（kgec）(1)新鲜水t302.51 MJ/ t0.0857 kgce/t2.57(2)电力kWh13003600KJ/ kWh0.1229kgce/kWh159.77(3)天然气Nm313035.544MJ/ Nm31.2143kgce/Nm3157.86(4)甲苯kg1343.154MJ/kg1.4724kgce/kg19.14(5)低压蒸汽t4.03763MJ/ t0.1286kgce/kg514.40 折标煤kgce 29.3076MJ/kgce853.742 氯化法钛白单位产品综合能耗分析钛白粉单位产品能源消耗限额GB32051-

6、2015规定了现有氯化法钛白装置的单位产品综合能耗为1000公斤标准煤，新建装置准入值为900公斤标准煤，先进值为760公斤标准煤。表1.2是根据目前国内氯化法钛白粉装置正常运行能源和耗能工质消耗水平得出的，作为新建装置的能耗设计指标，满足GB32051-2015国内新建或扩建氯化法钛白装置能耗的准入条件。目前处于试生产期的氯化法钛白粉装置，由于产量未能达到设计负荷，设备能力未能正常发挥，增加了无效能量消耗，所以在达产之前，单位产品综合能耗会更高一些。从表1.2看出，蒸汽消耗是氯化法钛白生产中最大的能量消耗，占总能耗60%，其次是燃料气消耗（包括甲苯）占总能耗约21%，第三是电力消耗，占总能耗

7、接近19%。在计算中将脱盐水站、循环水站、废水处理站等都作为辅助装置，能源消耗以电力为主，计入电能消耗中，仅将补充的新鲜水计入新鲜水消耗，水耗折算的能耗比例很小。从近期报道看到，钛白粉行业有四家企业入选2015年度石油和化工行业重点耗能产品能效“领跑者”标杆企业，入选产品全部是硫酸法钛白产品，其中金红石型钛白粉吨产品综合能耗最先进的指标不到700公斤标准煤，已远低于氯化法工艺能耗，改变了人们普遍认为的氯化法工艺比硫酸法工艺具有节能优势的传统看法，也对国内氯化法钛白工艺在节能降耗上提出了挑战。3 氯化法钛白节能途径与措施3.1 降低蒸汽消耗在氯化法钛白生产工艺中，蒸汽主要用于四氯化钛精制、后处理

8、包膜、洗涤热水加热和汽流粉碎机工质。其中汽流粉碎机的蒸汽消耗占到总蒸汽耗量的一半以上，因此，采用高效低汽耗的汽流粉碎机对降低蒸汽耗量具有重要意义。从生产经验来看，合理设计汽粉机后的粉尘回收系统对提高汽粉机效率至关重要，同时充分回收汽粉后乏汽的余热用于加热浆料洗涤用水，降低一次蒸汽消耗量，具有较好的节能效果。四氯化钛精制采用双效或多效蒸发，或采用其他低位热源预热四氯化钛，可以降低蒸汽消耗。3.2 降低电能消耗氯化法钛白电能消耗由主工艺、辅助装置和空分装置三部分电耗构成。氯化法钛白工艺流程短，生产工序少，所以主工艺用电量相对较低，仅占总电耗的25%左右，辅助生产装置包括空压站、循环水站、除盐水站、

9、水处理站等的电力消耗占总电耗的20%30%，空分装置是最大的耗电单元，其电耗占到总电耗的40%50%。由此，我们找出降低电耗的几条途径： (1)扩大装置生产规模是降低电耗的最有效途径对于化工生产装置，工艺流程相同，生产规模愈大，单位产品电耗愈低。氯化法钛白工艺也是如此。表3-1列出了不同生产规模单位产品电耗比较。表3-1 装置规模与单位产品电耗比较表装置规模1.5万吨/年6万吨/年10万吨/年工艺电耗850 kwh/t700kwh/t550kwh/t空分电耗650 kwh/t500 kwh/t400 kwh/t总电耗1500 kwh/t1200 kwh/t950 kwh/t注：工艺电耗包括工艺

10、主装置和辅助生产装置电耗。按照氧气和氮气需要量，1.5万吨/年钛白装置配套1000/1700空分装置，6万吨/年钛白装置配套4500/4800空分装置，10万吨/年钛白装置配套6000/8000空分装置，空分装置的能力愈大，每千立米氧气和氮气的电耗愈低，对降低单位产品电耗有明显作用。（2）合理配置流程，降低主工艺电耗氯化法钛白工艺中固体物料较多，合理布置，多利用位差可以起到节电效果，固体物料输送采用气力输送装置提高了装置的自动化程度，但电力消耗大得多，因此，流程上应尽量减少气力输送装置数量。（3）降低公用物料消耗有利于节能从能耗计算中看，水耗所占能耗比重极小，实际上循环水、脱盐水、水处理尤其是

11、浓盐水处理等都合并在工艺电力消耗中，节水仍然是节能的重要方面。（4）采用节能型三废处理工艺环保装置是氯化法钛白装置的一个重要组成部分，三废处理的主要成本是能耗。尤其是废渣、废液和含盐废水的处理，必须开发节能型工艺，降低能耗与成本。3.3 余热回收利用氯化反应和氧化反应都是放热反应，反应产物的温度极高，由于工艺及技术原因，目前难于利用。四氯化钛预热器和氧气预热器的高温尾气通过预热器本身的节能设计，降低尾气排放温度减少热量损失，达到节能效果。氯化尾气含有一定数量的可燃组份（CO），可以通过燃烧炉回收该部分热量，目前只有个别装置有氯化尾气燃烧热回收设备，但并未正常使用。汽流粉碎机乏汽余热回收是目前做

12、得最好的余热回收工艺，大多用于加热后处理洗涤水，降低制备热水的蒸汽消耗。3.4 合理搭配工艺，借助外来工艺反应能才能突破能耗瓶颈从硫酸法钛白能耗领跑者标杆企业数据分析，必须实现“硫+钛”或“硫+磷+钛”工艺结合才能实现，单一的硫酸法钛白装置不可能达到如此低的综合能耗水平。硫酸与钛白装置的结合，不但实现了原料的循环经济模式，硫酸装置副产的蒸汽供钛白使用可以不计入能源消耗，便可大幅度降低钛白粉的统计能耗。这给氯化法钛白工艺以启示，如何找到合适的工艺配置，具有副产能量提供给钛白粉使用，才能大幅度降低氯化法钛白的综合能耗。对于大型氯化法钛白工厂，配套建设热电装置可以起到一定的节能效果。锅炉生产的蒸汽经发电后作为汽流粉碎机工质和工艺加热热源，能量分级利用，提高能效，降低消耗。但这还远远不够，必须寻找能产生大量反应热，又能充分回收利用的工艺技术路线和产品品