次氯酸鈉生產(chǎn)裝置改造

侯鳳銀

(唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305)

【氯氫處理】

次氯酸鈉生產(chǎn)裝置改造

侯鳳銀*

(唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305)

次氯酸鈉；生產(chǎn)裝置；廢氯氣；吸收裝置；改造方案；運(yùn)行

原次氯酸鈉生產(chǎn)裝置用來吸收廢氯氣，存在的不足是：①主廢氣塔日常檢修和維護(hù)較難；②裝置用堿液運(yùn)輸過程長；③成品次氯酸鈉不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。新增次氯酸鈉生產(chǎn)裝置，實(shí)現(xiàn)了吸收堿液配制、進(jìn)氯氣以及吸收過程監(jiān)控、產(chǎn)品外排等各個(gè)環(huán)節(jié)的遠(yuǎn)程自動(dòng)化。

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“三友氯堿”)隸屬于唐山三友集團(tuán)，首期裝置于2005年投產(chǎn)，2012年燒堿產(chǎn)能達(dá)到50萬t/a。目前國家對(duì)氯堿行業(yè)安全生產(chǎn)越來越重視。為提高生產(chǎn)裝置的氯平衡能力，減輕氯產(chǎn)品銷售價(jià)格波動(dòng)對(duì)公司整體經(jīng)營的影響，三友氯堿積極調(diào)整氯產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，拓寬銷售市場(chǎng)，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，在第1期氯氫處理工序新增1套4萬t/a次氯酸鈉生產(chǎn)裝置，并結(jié)合現(xiàn)有廢氯氣吸收裝置經(jīng)常出現(xiàn)問題之處進(jìn)行了改造。現(xiàn)將有關(guān)情況介紹如下。

1 新增次氯酸鈉生產(chǎn)裝置的必要性

隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的提高，次氯酸鈉類消毒劑產(chǎn)品市場(chǎng)需求逐步增長。次氯酸鈉溶液是一種真正高效、廣譜、安全的強(qiáng)力滅菌、殺病毒藥劑，它同水的親和性很好，能與水以任意比互溶，不存在安全隱患，消毒效果好，投加準(zhǔn)確，操作安全，使用方便，易于儲(chǔ)存，對(duì)環(huán)境無毒害，不存在跑氣泄漏，可于任意環(huán)境工作狀況下投加。商品次氯酸鈉廣泛用于包括自來水、中水、工業(yè)循環(huán)水、游泳池水、醫(yī)院污水等各種水體的消毒。次氯酸鈉還能用于含氰廢水和一些工業(yè)重度污染廢水的高級(jí)氧化，以及紙漿等漂白[1]。

三友氯堿擁有生產(chǎn)次氯酸鈉的便利條件，但現(xiàn)有產(chǎn)品均為系統(tǒng)廢氯氣處理副產(chǎn)物，不能大規(guī)模生產(chǎn)。從經(jīng)濟(jì)角度來看，提高次氯酸鈉裝置產(chǎn)能有利于開拓市場(chǎng)，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，使次氯酸鈉不僅僅是作為生產(chǎn)的副產(chǎn)品出售，而是作為可控產(chǎn)能的主產(chǎn)品出售，大大提高了整個(gè)系統(tǒng)裝置的平衡能力[2]。同時(shí)，從安全角度來講，三友氯堿產(chǎn)能不斷擴(kuò)大的同時(shí)，不可忽視的是廢氯氣吸收系統(tǒng)等配套安全設(shè)施對(duì)系統(tǒng)開停車、負(fù)荷調(diào)整等應(yīng)對(duì)能力，和處理檢修期間廢氯氣吸收系統(tǒng)的安全保障。

2 改造前工藝流程及運(yùn)行中存在的問題

2.1 改造前工藝流程

三友氯堿的第1、2、3期離子膜法生產(chǎn)裝置共用一套廢氯氣吸收裝置，用于處理開停車氯氣、事故氯氣及各工序的廢氯氣；廢氯氣從一級(jí)廢氯氣吸收塔底部進(jìn)入，在填料層與上部下來的約18%稀堿液充分接觸，尾氣由一級(jí)廢氣吸收塔頂部進(jìn)入保護(hù)塔底部，并在填料層與上部下來的約16%稀堿液充分接觸，由頂部引風(fēng)機(jī)抽出排入大氣。真空度由引風(fēng)機(jī)變頻及PICA-5308調(diào)節(jié)。一級(jí)廢氣吸收塔吸收堿液由堿液循環(huán)泵送回吸收塔頂部，反應(yīng)熱量則由一級(jí)塔堿液冷卻器帶走，吸收廢氯氣用燒堿來自液氯工序，當(dāng)次氯酸鈉的指標(biāo)合格時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員手動(dòng)開啟次氯酸鈉泵送至成品罐區(qū)。保護(hù)塔吸收堿液由堿液循環(huán)泵送回吸收塔頂部，反應(yīng)熱量則由堿液冷卻器帶走，循環(huán)堿液定期由次氯酸鈉泵送至一級(jí)廢氣吸收堿液循環(huán)罐。

改造前廢氯氣吸收工藝流程簡(jiǎn)如圖1所示。

圖1 改造前廢氯氣吸收工藝流程簡(jiǎn)圖
Fig.1 Diagram of unimproved process flow for absorbing waste chlorine

2.2 改造前運(yùn)行情況

廢氯氣吸收裝置自2005年投入運(yùn)行以來，一直運(yùn)行比較穩(wěn)定，2014年更換一二級(jí)廢氯氣吸收塔及配套堿液循環(huán)罐，同時(shí)進(jìn)行設(shè)備更新擴(kuò)容及自動(dòng)化升級(jí)改造，發(fā)現(xiàn)流程上仍有如下3方面不足之處。

(1)主廢氣塔日常檢修和維護(hù)較難，檢修時(shí)單塔運(yùn)行存在安全隱患。

(2)現(xiàn)裝置堿液來自液氯配堿流程，須簡(jiǎn)化崗位及裝置運(yùn)行方式，便于管理優(yōu)化流程。

(3)成品次氯酸鈉輸送不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，須增加次氯酸鈉輸送泵P-508遠(yuǎn)程啟動(dòng)停止，實(shí)現(xiàn)排次氯酸鈉遠(yuǎn)程控制。

3 改造方案及效果

3.1 改造方案

在現(xiàn)有廢氯氣裝置附近新建1臺(tái)氯氣吸收塔，配套建設(shè)1臺(tái)堿液配制循環(huán)槽、1臺(tái)堿液換熱器和2臺(tái)堿液循環(huán)泵。設(shè)備材料見表1。

表1 新增次氯酸鈉裝置主要設(shè)備一覽表Table 1 Main equipment used in newly added sodium hypochlorite plant

從去液氯氯氣管線接引氯氣進(jìn)新裝置進(jìn)行次氯酸鈉生產(chǎn)，減少開停車對(duì)前系統(tǒng)影響；另外，連接2個(gè)廢氯氣吸收塔的進(jìn)氣管路，實(shí)現(xiàn)特殊情況下主廢氣塔倒換運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)主備切換，便于日常檢修和維護(hù)。

改造后新增次氯酸鈉裝置流程圖見圖2。

圖2 改造后廢氯氣系統(tǒng)主體工藝流程
Fig.2 Main process flow of improved waste chlorine gas system

3.2 配套自動(dòng)化設(shè)置

為實(shí)現(xiàn)新增次氯酸鈉裝置吸收堿液配制、進(jìn)氯氣以及吸收過程監(jiān)控、產(chǎn)品外排等各個(gè)操作環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和自動(dòng)化，此裝置做了以下設(shè)計(jì)。

3.2.1 自動(dòng)配堿

首先，增加配堿流程，取消液氯配堿流程，簡(jiǎn)化崗位及裝置運(yùn)行方式，便于管理，堿液來自第2期電解裝置成品堿罐2D-330處。同時(shí)預(yù)計(jì)未來進(jìn)一步技改后連接第2期D-290流程利用堿性廢水，其中D290內(nèi)堿性水來自電解槽停槽排液洗槽水和樹脂塔再生堿性水，實(shí)現(xiàn)物料的多級(jí)優(yōu)質(zhì)利用。并且燒堿、生產(chǎn)水管線分別設(shè)置流量計(jì)，調(diào)節(jié)閥通過自動(dòng)串級(jí)控制配堿濃度。混合器使其混合均勻，安裝過濾器控制產(chǎn)品次氯酸鈉質(zhì)量。配堿時(shí)選擇相應(yīng)進(jìn)罐切斷閥。

自動(dòng)配堿流程見圖3。

堿液循環(huán)罐加堿順序是：現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)打開V-521進(jìn)堿手動(dòng)閥門，DCS確認(rèn)FICA-5322設(shè)定值，確認(rèn)生產(chǎn)水與燒堿配比系數(shù)正確。啟動(dòng)V-521一鍵配堿程序：①V-521堿液進(jìn)口切斷閥HV-5322C開，堿液切斷閥HV-5322開，F(xiàn)CV-5322、FCV-5323自動(dòng)串級(jí);②當(dāng)LT-5321=70%時(shí)，程序執(zhí)行HV-5322關(guān)，HV-5322C關(guān)，F(xiàn)CV-5322關(guān)， FCV-5323關(guān)，配堿結(jié)束。

圖3 自動(dòng)配堿流程Fig.3 Process flow of automatic preparation of alkali solution

3.2.2 反應(yīng)過程溫度控制

吸收原理為：

2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O[3]。

由于吸收反應(yīng)是放熱反應(yīng)，必須及時(shí)移出熱量。及時(shí)調(diào)節(jié)堿液冷卻器的循環(huán)冷卻水或冷凍水閥門，控制反應(yīng)溫度低于35 ℃，以免因溫度過高使循環(huán)堿液的溫度繼續(xù)升高，一方面造成循環(huán)堿液對(duì)廢氯氣吸收能力下降，另一方面造成次氯酸鈉分解；因此在反應(yīng)過程中必須及時(shí)移走熱量。溫度低于35 ℃時(shí)，可以提高吸收能力和漂水產(chǎn)品的質(zhì)量[4]。循環(huán)堿液溫度調(diào)控采用自動(dòng)閥與溫度組成的控制回路實(shí)現(xiàn)(見圖4)，增加原廢氯氣吸收流程兩級(jí)塔循環(huán)液溫度自動(dòng)閥門控制。

圖4 溫度控制回路Fig.4 Temperature control loop

3.2.3 增加在線儀表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

氯氣吸收反應(yīng)過程分析儀表圖如圖5所示。

圖5 氯氣吸收反應(yīng)過程分析儀表圖Fig.5 Analysis instrument for chlorine absorption and reaction

廢氯氣吸收系統(tǒng)吸收的是吸收系統(tǒng)開停車、正常生產(chǎn)時(shí)各崗位產(chǎn)生的廢氯氣，檢修和清理時(shí)的廢氯氣，以及處理突發(fā)事故的氯氣等?？梢哉f廢氯氣吸收系統(tǒng)就是離子膜法燒堿系統(tǒng)的安全屏障。鑒于該流程在系統(tǒng)中的重要性，實(shí)時(shí)監(jiān)控吸收用堿液濃度和確認(rèn)反應(yīng)終點(diǎn)成為關(guān)注的重點(diǎn)。傳統(tǒng)做法是由現(xiàn)場(chǎng)人員定期做樣分析，堿液濃度低時(shí)加大人工分析頻率。這種方法比較滯后，勞動(dòng)強(qiáng)度大且次氯酸鈉品質(zhì)也得不到精細(xì)化的控制。因此該裝置設(shè)置了ORP計(jì)、電導(dǎo)率儀和密度計(jì)，分別檢測(cè)循環(huán)堿液的游離氯、電導(dǎo)率和吸收氯氣后的密度。

經(jīng)過一段時(shí)間的摸索和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)分析儀表在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)保障安全的同時(shí)極大程度保障了次氯酸鈉產(chǎn)品的品質(zhì)(見表2)。

表2 分析儀表顯示及分析數(shù)據(jù)對(duì)比Table 2 Comparison between instrument display data and analysis data

3.2.4 產(chǎn)品外送

設(shè)置循環(huán)泵遠(yuǎn)程啟動(dòng)停止，成品次氯酸鈉輸送由遠(yuǎn)程切斷閥控制。同時(shí)設(shè)置低液位連鎖。待循環(huán)罐V-521罐內(nèi)游離堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.8%時(shí)，關(guān)閉進(jìn)塔氯氣調(diào)節(jié)閥、切斷閥，停止生產(chǎn)次氯酸鈉。通知罐區(qū)接收產(chǎn)品，打開排次氯酸鈉切斷閥HV-5325，待液位到15%后，連鎖關(guān)閉排次氯酸鈉切斷閥。

3.3 改造后效果

新增次氯酸鈉裝置投用后，正常生產(chǎn)時(shí)，T-521及其附屬設(shè)施主要用來生產(chǎn)次氯酸鈉，T-521進(jìn)口與廢氯氣主管甩頭閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；一級(jí)廢氯氣吸收系統(tǒng)停車檢修時(shí)，次氯酸鈉生產(chǎn)裝置可臨時(shí)代替一級(jí)廢氯氣吸收裝置。如此大大提高整套廢氯氣吸收裝置的自身風(fēng)險(xiǎn)防控能力，保障生產(chǎn)安全穩(wěn)定。該項(xiàng)目投用后使針對(duì)不同的用戶生產(chǎn)不同的產(chǎn)品成為可能，無論是產(chǎn)量還是質(zhì)量控制方面，均能更好地滿足用戶需要。

總之，在保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定，提高系統(tǒng)整體氯平衡能力的同時(shí)，創(chuàng)造了尤為可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

從裝置投用后的效果來看，改造后的裝置運(yùn)行效果很好，能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，在流程和自動(dòng)化優(yōu)化控制方面仍然有較大的提升空間。

[1] 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社2003 ：149-150.

[2] 梁誠.氯堿行業(yè)“十三五”發(fā)展機(jī)會(huì)探析[J].氯堿工業(yè)，2016，52(1)：1-16.

[3] 陳殿彬，陳伯森，施孝奎.離子膜法制堿生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998：65.

[4] 韋其興.氯堿生產(chǎn)中廢氯氣的處理方法[J].中國氯堿，2009(8)：36-37.

[編輯：蔡春艷]

Modification of sodium hypochlorite production plant

HouFengyin

(Tangshan Sanyou Chlor-Alkali Co.,Ltd., Tangshan 063305, China)

sodium hypochlorite; production equipment; waste chlorine gas; absorption device; reform scheme; operation

The original sodium hypochlorite production plant was used to absorb waste chlorine gas, and had the following deficiencies:①it was difficult to routinely overhaul and maintain the main exhaust tower; ②the transportation distance of alkali liquor used for the plant was long；③sodium hypochlorite could not be remote-controlled. A new sodium hypochlorite production plant was added and thus remote and automatic control of every linkwas realized, such as preparation of absorption alkali solution, feeding of chlorine gas, absorption process, and product conveyance.

侯鳳銀(1987—)，女，助理工程師，2011年畢業(yè)于華北理工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)為唐山三友氯堿有限責(zé)任公司燒堿一車間技術(shù)員，從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

2017-02-02

TQ028.2

B

1008-133X(2017)06-0021-04