氯酸鈉副產氫氣回收利用工藝探討

趙海軍，延鳳英，高　娃，王永剛（內蒙古蘭太實業股份有限公司，內蒙古阿拉善盟750336）

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氯酸鈉副產氫氣回收利用工藝探討

趙海軍，延鳳英，高娃，王永剛
（內蒙古蘭太實業股份有限公司，內蒙古阿拉善盟750336）

摘要：敘述了電解氯化鈉水溶液生產氯酸鈉，副產品氫氣回收利用工藝改造過程，提出了處理工藝，指出該工藝存在的問題，提高了氫氣生產安全性。

關鍵詞：氯酸鈉；氫氣；探討

1　背景

內蒙古蘭太實業股份有限公司制鈉分公司氯酸鈉廠有A、B 2條生產線，總生產能力10萬t/a，副產氫氣7 200萬Nm3/a，氫氣一直高空排放沒有利用。2009年，中鹽吉蘭泰鹽化集團有限公司委托某公司設計院編制了可行性研究報告及施工圖設計。項目建成后，經有關單位評價，發現工藝流程中沒有配套除氧系統，如果運行此工藝系統存在較大的安全隱患，不滿足開車條件。2013年另選設計院對原有氫氣凈化處理工藝進行改造，4月改造完成，而運行到11月，因系統中氯含量較高，對后續碳鋼設備、管道腐蝕嚴重，部分設備、管道損壞，無法安全生產而停車。

2014年，蘭太公司收到用氫單位的意向函后，考慮到氫氣是重要的化工清潔能源，同時也是重要的化工原料，將氯酸鈉廠氫氣回收利用，可切實降低氯酸鈉產品生產成本，增加氯酸鈉產業綜合效益，對改善公司經營效益具有很大的作用。因此，公司決定對閑置2年之久的氫氣站進行技術改造。項目從2015年2月開始設計，7月開始現場施工，11月18日全部建設完工，11月20日投料試車一次性成功。

2　前期工藝的缺陷和不足

（1）2013年設計的氫氣回收工藝簡單，沒有充分考慮現有工藝條件，對原料氣了解不足，回收工藝不成熟，無脫氧工藝，運行安全風險大，具體流程框圖見圖1。

（2）2013年改造后，依舊對原料氣認識不足，增加了脫氧工藝，但沒有考慮到氯氣的極大危害，致使2臺氫氣冷凝器損壞、大部分儀表損壞，具體流程框圖見圖2。

3　工藝改進方案

2015年技改，充分考慮了前面2次設計的缺陷及不足，從氯酸鈉廠的運行操作、原料氣的成分含量及運行安全性等各方面，進行了深入的研究探討，提出了總體的技改方案。首先是增加了堿洗除氯系統，增加活性炭除水器，保護鈀觸媒，對操作控制系統中不滿足使用要求的設備、閥門、儀表進行了更換，為了確保安全，增加了雙重安全聯鎖，最大可能杜絕發生負壓狀態，氧氣進入系統的可能性，技改后具體流程框圖見圖3。

圖1　氫氣回收工藝流程框圖圖2　2013年改造后氫氣回收工藝流程框圖

圖1　氫氣回收工藝流程框圖圖2　2013年改造后氫氣回收工藝流程框圖

圖3　2015年改造后工藝流程框圖

4　改進后工藝特點

氯酸鈉副產氫氣經過凈化處理后回收利用，國內許多廠家如福州一化、江西蘭太化工等主工藝路線基本相同，通過近3個月的運行，認為改造后有以下幾個工藝特點。

（1）除氯堿洗塔改變了以前單位串聯使用多塔的工藝設計，采用了一塔兩級的設計，氣體進入堿洗塔后，在下段先由濃度較低的堿液吸收，吸收后氯含量較小的氣體進入上段，再由濃堿吸收，堿濃度加大增加了吸收的濃度梯度，吸收效果好，兩級設計極大降低了投資，解決了改造項目用地缺乏的問題，保證了安全防火距離。

（2）堿洗塔及內件、填料全部采用鈦材設計，對系統中存在的二氧化碳，經過氫氧化鈉吸收后，生成碳酸鈉，達到一定濃度后排出，返回到氯酸鈉制鹵系統，降低了氯酸鈉制鹵系統除鈣碳酸鈉的用量，做到了循環利用。

（3）經過脫氧、冷凝的氫氣，分出一支回到脫氧器前，一方面降低了進脫氧器前的氧含量；另一方面，降低了脫氧器的操作溫度，如此設計整體提高了工藝運行的安全性。

（4）氯酸鈉A、B 2條生產線在氫氣站氫壓機前分開設置，解決了以前因氫氣站出現問題，而導致氯酸鈉兩條線均停車的問題，為穩定生產奠定了基礎。

（5）氫氣站氫壓機、氯酸鈉A、B線進堿洗塔氫氣開關閥與堿洗塔的進氣壓力、水洗塔的出氣壓力和氫氣站A、B線總管壓力低限值進行安全聯鎖控制，以上任何一項壓力值低于聯鎖值時快速關閉氯酸鈉A、B線進堿洗塔氫氣開關閥，在壓力繼續低于停車值時2 s內停氫壓機。通過改造避免了任一環節中氫氣壓力的波動而造成系統抽負壓，保證了氫氣站整個系統的安全穩定運行。

原PLC控制系統改為DCS控制系統并且應用了AMS智能設備管理系統，不用進入氫氣站現場對儀表設備進行維護校驗，能夠大大簡化了智能設備的調試和維護工作，有效地提高工作效率，節省現場設備的調試時間，避免人為失誤，提高維護安全性，使一切維修和報警都做到有據可查，提高整個系統運行的安全性。

（6）通過改造氫氣純度大于97%，氯含量小于1×10-6，超過了當初設計要求的小于3×10-6，氧含量遠遠小于0.2%，極大的提高了系統運行的安全性。

5　存在問題的探討

通過氫氧化鈉吸收氫氣中的微量氯氣，無法100%除去氯氣，殘留的氯在脫氧器中與氫氣在高溫下（≥200℃）生成氯化氫氣體，隨后在氫氣冷凝器中冷凝下來，進入凝水接受罐。液體pH值在4左右，顯弱酸性，長期下去對冷凝器、管道、凝水接受罐產生不同程度的腐蝕，因此，堿液吸收氯氣后的殘余氯如何去除，成為本工藝需探討解決的問題。

6　結論

內蒙古蘭太實業股份有限公司氯酸鈉副產氫氣回收利用項目，經過艱難的改造歷程，無論從操作運行的穩定性還是產品質量等方面，可以充分說明，取得了預期的效果，解決了氫氣高空排放造成浪費的問題，隨著氫氣的全部利用，日后將產生較大的經濟效益。

Discussion on recycling technology of by-product hydrogen of sodium hypochlorite

ZHAO Hai-jun，YAN Feng-ying，GAO wa，WANG Yong-gang
（Inner Mongolia Lantai industrial Co.，Ltd.，Alashan 750336，China）

Abstract：The recycling technology of by-product hydrogen of sodium hypochlorite was introduced，the treatment technology was put forward，and improve the safety of hydrogen production.

Key words：sodium hypochlorite；hydrogen；technology highlights；problems；discussion

中圖分類號：X78

文獻標識碼：B

文章編號：1009-1785（2016）03-0043-02

收稿日期：2016-01-21