О первом опыте внедрения в России мембранного метода электролиза на базе ОАО «Саянскхимпласт». Какие задачи пришлось разрешить специалистам? Над чем они работают сегодня?

Раньше в ОАО «Саянскхимпласт производство хлора и соды каустической  осуществлялось методом электролиза  на  электролизерах СДМ-200 (совместная разработка СССР-ГДР) с ртутным катодом. Генеральный проектировщиком  этого производства являлся «ГОСНИИХЛОРПРОЕКТ», г. Иркутск. Комплексную  поставку оборудования осуществила  фирма «Инвест-Экспорт», ГДР. Всего было установлено 96 электролизеров. Ожидалось, что  проектная мощность по хлору составит  195 тыс. тонн в год, а нагрузка  –  200 кА. Однако за все годы деятельности максимальная достигнутая мощность по хлору составила  только на 01.01.1991 г. –  149 тыс. тонн  в год  при нагрузке 155 кА и количестве электролизеров 96 шт. Проектная мощность не была достигнута в связи с конструктивными недоработками  электролизера.

В начале 90-х годов в связи с падением спроса на каустическую соду из эксплуатации были выведены 32 электролизера.  Достигнутая мощность по хлору составила на 01.01.1998 г. 106 тыс. тонн в год при нагрузке 160 кА и количестве электролизеров 62.  Таким образом,  уже в то время  у предприятия появились все предпосылки для того,  чтобы  серьезно задуматься над  модернизацией производства получения хлора.  К этому обязывала не только  недостаточная производительность имевшегося оборудования,  но и  серьезные экономические и экологические  причины.  

 Во-первых, наше производство хлора и каустической соды в силу издержек, недостаточной производительности, также того, что постоянно росли тарифы на электроэнергию и ж\д транспорт,   имело высокую себестоимость.  Во-вторых,    предприятие вынуждено  был платить постоянно увеличивающиеся высокие экологические платежи за  выбросы ртути, что вело к загрязнению окружающей среды. Кроме того,  производство винилхлорида  в должной мере не обеспечивалось  хлором, а высокие ж/д тарифы делали его закупки на стороне экономически не выгодными. И у специалистов «Саянскхимпласта» уже стоял вопрос не конверсии ртутного электролиза,  а скорейшего   для него выбора технологии.  

Из мирового опыта известно, что передовым методом производства хлора и каустической соды является мембранная технология. Подвигали к ней и  требования законодательства в области промышленной безопасности.  Российские правила ПБ 09-594-03 «Правила безопасности при производстве, хранении, транспортировании и применении хлора» предписывают, что все вновь проектируемые и реконструируемые производства хлора должны оснащаться мембранными или диафрагменными электролизерами, исключающими использование ртути.

После тщательного изучения вопроса в марте 2003 года ОАО «Саянскхимпласт» и японская  фирма  «Асахи Касей Корпорейшн» подписали  лицензионное соглашение на использование мембранной технологии лицензиара. При этом  в соответствии с контрактом инжиниринг и поставку оборудования осуществила фирма «Хемианлагенбау Хемниц ГмбХ» (Германия). А  в качестве генерального проектировщика  было избрано ЗАО "Востсибхимпроект" (г. Иркутск).

Выбор поставщика электролизеров в пользу компании «ASAHI Kasei» был сделан не случайно, а с учетом наших планов,  технико-экономических показателей и стоимости оборудования. Компания «ASAHI Kasei» – единственная в мире, которая производит все детали электролизеров и мембраны.    Остальные  компании используют мембраны фирм DU PONT  (США) и «ASAHI Kasei». Кроме того,  электролизер компании «ASAHI Kasei» единственный в мире снабжен гидравлической системой для обеспечения герметизации ячеек, что позволяет включать электролизер после ремонта сразу на высокие плотности тока.

Нас вполне удовлетворяли технические  характеристики электролизера МL-32NC:
количество ячеек – 136; площадь мембраны – 2,7 кв.м; плотность тока максимальная – 6 кА; производительность электролизера по хлору – 345 тонн в сутки; производительность электролизера по каустику – 390 тонн в сутки;  усилие сжатия ячеек (гидравлическое) – 140 кгс/кв. см.

Очень важно было сделать современным и другие стадии нашего производства. Поэтому в рамках Конверсии ртутного производства на мембранную технологию была предусмотрена также поставка и монтаж установок, входящих в комплекс мембранного электролиза: установка ионообменной очистки рассола; установка выпаривания раствора едкого натра; установка концентрирования серной кислоты; установка синтеза соляной кислоты.

Кроме того,  мы собственными силами организовали и реконструировали следующие  объекты: установка рассолодобычи; установка содово–каустической очистки рассола и механической фильтрации осветленного рассола; установка обесхлоривания анолита и стадия аварийной абсорбции хлора; установка охлаждения и осушки хлора; установка компримирования хлора. В 2004 году была также смонтирована и введена в эксплуатацию единственная в России установка  по производству пара давлением 13 атм. путем сжигания водорода, обеспечившая производство хлора и каустика собственным паром.

Фактически   производство было полностью перестроено таким образом, чтобы на нем все было новым, эффективно и высокопроизводительно  работающим и энергосберегающим.  Вот исходные данные, которые мы намеревались достичь:

• Мощность по хлору  –150 тыс. тонн в год.
• Мощность по соде каустической  –169 тыс. тонн в год.
• Диапазон изменения мощности  + 70–105%.
• Количество электролизеров МL32NC–  8 штук.
• Сырье – анолит, насыщенный NaCL до концентрации 305±5 г/л.
• Электролитический хлор концентрацией 98,5% на производство винилхлорида (ВХ).
• Водород: часть осушается, компримируется и подается на производство ВХ; остальной водород подается на утилизацию (парогенератор).
• Сода каустическая 32% (католит): часть подается на внутризаводское потребление; остальное подается на выпаривание до 50% конц. и отгружается как товар.
• Анолит конц. 160 г/л после обесхлоривания подается на донасыщение в скважины солерудника.

Вскоре (с 13.09.2006 г. по 17.09.2006 г.) были проведены гарантийные испытания контрактной установки мембранного электролиза и 18.09.2006 г. подписан двусторонний протокол между ОАО «Саянскхимпласт» и фирмой С.А.С фиксации технических и технологических значений  на достижение гарантированных показателей. Спустя полтора месяца с момента пуска проектная мощность производства была достигнута в полном объеме.

Вместе с тем должны сказать, что при пуске установки   у нас возникли пусть и не серьезные,  но все же проблемы, связанные с нестабильностью  качества рассола, подаваемого   на электролиз.

Работа  лаборатории и технических специалистов выявили их причины. Они были связаны  с:

- низким значением  соотношения Mg:Са, составлявшим в первые месяцы пуска 1:5, что негативно сказывалось на работе аппарата КС-300 и на стадии механической фильтрации;
- проблемами механической  (тонкой) фильтрации рассола;
- вопросами дозировки гидролизованного полиакриламида;
- освоением работы нового типа оборудования (осветлители кипящего слоя, ионообменники).

Сегодня эти проблемы решены. Однако есть вопросы,  над которыми мы продолжаем работать.

Это: 

- проблемы коррозии  стальных трубопроводов, связанные с повышенным содержанием хлората натрия;
-  а также то, что содержание сульфатов в сыром рассоле, подаваемом со скважин рассолодобычи, находится на пределе регламентированных значений.

Конечно, сегодня решены у нас многие экологические проблемы, еще недавно связанные с оборотом ртути. Не могут не радовать и экологические  показатели новой установки электролиза. Побочный водород здесь  утилизируется путем сжигания с получением пара. Снижено принципиально потребление пара от внешних источников за счет ликвидации стадии выпаривания поваренной соли и создания технологии донасыщения анолита в рассолодобывающих скважинах. Снижено также  количество отходов содово-каустической очистки за счет применения технологии донасыщения анолита в скважинах. Принципиально уменьшено потребление серной кислоты (в 35 раз) за счет работы установки выпаривания серной кислоты...

В настоящее время мы ведем большие демеркуризационные мероприятия. Они выполняются в соответствии с проектом СП «Еврохим» «Мероприятия по демеркуризации строительных конструкций, оборудования, трубопроводов, шламов, утилизации ртути и захоронения ртутных шламов».

Идет демеркуризация грунтов, строительных и металлических конструкций, она осуществляется на существующих печах. Содержание ртути на выпуске в водоем сокращается и составляла  в октябре 2008 года 0,0006 мг/дм3 (установленный норматив для ОАО «Саянскхимпласт» 0,005 мг/дм3). Общие затраты на демеркуризационные мероприятия по состоянию на конец 2008 года составят 200 млн рублей. Однако мы идем на эти затраты, потому что благодаря ним  наше предприятие по праву будет называться экологически чистым и работать в гармонии с природой. 

АВТОРЫ: 

Рифгат Мубараков,
главный инженер
ОАО «Сянскхимпласт»

Даниил Коган,
начальник управления
генерального проектирования
ОАО «Сянскхимпласт» 

По материалам «Химия и бизнес» № 6-7