氯堿化工氯氣廢氣處理系統(tǒng)安全環(huán)保研究

薛俊軍 周永衛(wèi) 俞衢飛

（浙江巨化股份有限公司電化廠，浙江 衢州 324000）

氯堿生產(chǎn)是化學(xué)工業(yè)中比較傳統(tǒng)的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)。經(jīng)過多年的發(fā)展，其產(chǎn)品已廣泛用于社會(huì)發(fā)展的許多領(lǐng)域。隨著隔膜法工藝逐漸退出，離子膜法制堿工藝是當(dāng)今最常見的生產(chǎn)工藝，隨著裝置體量不斷提升，生產(chǎn)過程中一旦發(fā)生氯氣泄漏，不僅危害一線作業(yè)人員的生命和健康，而且對(duì)大氣環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅，使化學(xué)工業(yè)面臨更加苛刻的環(huán)境保護(hù)壓力。因此，改進(jìn)氯堿工業(yè)事故氯氣及廢氯處理系統(tǒng)，已成為從業(yè)人員的一個(gè)緊迫問題。

一、氯堿化工行業(yè)概述

（一）氯堿化工行業(yè)

氯堿的化學(xué)生產(chǎn)是專業(yè)間生產(chǎn)中常見的原料生產(chǎn)過程。由于氯氣是在實(shí)際生產(chǎn)過程中釋放出來的，因此會(huì)造成污染和嚴(yán)重的環(huán)境損害。必須改進(jìn)氯堿化學(xué)廢氣的凈化和處理。一方面氯氣對(duì)人類有毒如果生產(chǎn)人員吸收了由于操作錯(cuò)誤而泄漏的氯，可能存在中毒現(xiàn)象，甚至嚴(yán)重的情況也可能影響身體的功能。在氯堿的化學(xué)生產(chǎn)過程中，必須妥善處理廢氣，加強(qiáng)廢氣的密封，并要求工人在進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)穿防護(hù)服。另一方面，直接向自然環(huán)境排放氯可能對(duì)臭氧層造成重大損害。溶解在水中的氯形成一種具有較強(qiáng)氧化作用的次氯酸鹽溶液。當(dāng)與某些有機(jī)物質(zhì)結(jié)合使用時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生致癌物質(zhì)，不僅對(duì)河流周圍生長(zhǎng)的植物有毒，而且對(duì)居民消費(fèi)也會(huì)有毒。

（二）廢氯氣處理方法

目前，氯堿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氯廢物主要通過兩種方式處理。首先，生產(chǎn)過程中生產(chǎn)的氯可通過堿性溶液吸附形成氯堿溶液，并成為化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中使用的原料之一。這種方法具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但也有缺點(diǎn)。由于氯氣在水溶液中的溶解度有限，有必要設(shè)計(jì)健全的處理系統(tǒng)，以確保氯氣完全溶解在堿性溶液中，否則可能會(huì)泄漏。其次，氯氣也可以通過氧化減少，并可轉(zhuǎn)化為工業(yè)生產(chǎn)的其他原料。這種處理方法需要更高的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，而且氧化還原反應(yīng)的原材料成本也更高。氯氣通常可用作化學(xué)反應(yīng)中的氧化劑。可以根據(jù)需要使用不同的減速器，但在反應(yīng)過程中可能需要高溫、高壓和催化劑。

（三）事故氯氣處理

在對(duì)氯堿生產(chǎn)產(chǎn)生的氯進(jìn)行無害環(huán)境處理時(shí)，應(yīng)考慮到環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)因素。將氯氣轉(zhuǎn)化為其他化學(xué)品的含氯產(chǎn)品是一種更適當(dāng)?shù)霓k法。然而，在使用常用的氯氣吸收塔方面仍然存在許多問題，包括堵塞噴嘴、吸收效率低下和設(shè)備維修困難。作為化學(xué)生產(chǎn)管理者，我們必須充分了解生產(chǎn)鏈在運(yùn)行過程中的缺陷，共同完善生產(chǎn)鏈和加工系統(tǒng)，以取得更好的效果。優(yōu)化化工生產(chǎn)技術(shù)有利于提高產(chǎn)品的純度和質(zhì)量，為生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，保證生產(chǎn)過程中的安全問題，有效保證員工的安全。氯堿化工對(duì)生產(chǎn)技術(shù)要求很高，而且只有強(qiáng)調(diào)技術(shù)升級(jí)和現(xiàn)代化，生產(chǎn)企業(yè)才能保持良好的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

二、我國氯堿產(chǎn)業(yè)存在的問題

（一）技術(shù)問題和規(guī)模問題

目前國內(nèi)大多數(shù)氯堿生產(chǎn)企業(yè)使用的燒堿設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備年產(chǎn)量在40kt 左右，只有少數(shù)企業(yè)能達(dá)到100kt 左右。由于大多數(shù)氯堿企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，地理分布分散，與國外大型生產(chǎn)企業(yè)差距較大。國外氯堿企業(yè)集中度高。氯堿產(chǎn)能居歐盟前5 位，占?xì)W盟國家燒堿產(chǎn)能的50%。美國5 大氯堿生產(chǎn)企業(yè)占美國氯堿產(chǎn)能的80%，而中國5 大氯堿生產(chǎn)企業(yè)僅占中國氯堿產(chǎn)能的16%。生產(chǎn)設(shè)備規(guī)模小，投入生產(chǎn)成本高，導(dǎo)致我國氯堿生產(chǎn)企業(yè)與國外氯堿生產(chǎn)企業(yè)差距較大。

（二）氯產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)問題

中國氯堿工業(yè)的氯氣生產(chǎn)主要由無機(jī)氯和有機(jī)氯組成。盡管在社會(huì)現(xiàn)代化程度不斷提高的背景下，產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)有了顯著改善，但與外國發(fā)達(dá)國家相比，仍有很大差距。從氯氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)來看，無機(jī)氯氣消費(fèi)仍占氯化產(chǎn)品氯氣消費(fèi)總量的主導(dǎo)地位。盡管中國多年前禁止使用BHC 等粉末產(chǎn)品，但聚乙烯樹脂消費(fèi)卻有所增加。特別是二十世紀(jì)末，中國大力推廣塑料建筑材料的使用，減少了木材的使用，塑料替代木材的概念在建筑業(yè)的相關(guān)生產(chǎn)中迅速發(fā)展。發(fā)達(dá)國家的氯氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)與中國大不相同。在二十世紀(jì)，有機(jī)化學(xué)品和無機(jī)氯的消費(fèi)量分別占美國氯氣消費(fèi)量的76%和12%，占?xì)W洲有機(jī)化學(xué)品消費(fèi)量的84%，占有機(jī)氯消費(fèi)量的96%，占日本氯堿消費(fèi)量的55%和96%。中國的有機(jī)氯產(chǎn)品相對(duì)于發(fā)達(dá)國家的比例較低并不意味著中國社會(huì)對(duì)有機(jī)氯產(chǎn)品的需求較低。根據(jù)對(duì)我們有機(jī)氯產(chǎn)品實(shí)際使用需求的大量調(diào)查和實(shí)際研究，可以看出，近年來，我國氯化產(chǎn)品總使用量的20%以上是從國外進(jìn)口的。

三、氯堿化工氯氣廢氣處理系統(tǒng)安全環(huán)保的具體措施

（一）優(yōu)化氯氣廢氣處理系統(tǒng)

目前廢氯氣處理系統(tǒng)大都采用堿液吸收方式，等氯氣處理達(dá)標(biāo)后排放到大氣中去，堿液再由兩塔吸收。但是目前許多企業(yè)的生產(chǎn)工藝中還存在一些問題，例如循環(huán)板式冷卻器易阻等，因此設(shè)計(jì)師在進(jìn)行工作開展時(shí)需充分搜集并了解生產(chǎn)中問題所在，并結(jié)合企業(yè)自身情況進(jìn)行生產(chǎn)系統(tǒng)的改進(jìn)，以保證生產(chǎn)出的產(chǎn)品能夠滿足人們需求。

（二）對(duì)氯氣廢氣處置系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和項(xiàng)目?jī)?yōu)化

加強(qiáng)對(duì)氯氣廢棄處置系統(tǒng)的優(yōu)化改造一般可以從以下兩方面入手：第一是提高系統(tǒng)對(duì)氯氣處理能力，第二是利用生產(chǎn)裝置將廢氣轉(zhuǎn)變成有價(jià)值產(chǎn)品，進(jìn)而產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。目前對(duì)氯氣廢氣處置系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)主要是再吸收塔增加廢氣次氯酸鈉的高位槽，再經(jīng)循環(huán)再次與氯氣反應(yīng)生成次氯酸成品，將廢氣再處理再循環(huán)，將成品再用于其他行業(yè)；同時(shí)還可以通過調(diào)整工藝參數(shù)、改造管道、運(yùn)用尾氣塔循環(huán)液分支處理技術(shù)等方式優(yōu)化工藝流程，避免產(chǎn)生過多的污染，導(dǎo)致安全環(huán)保事故的發(fā)生。通過對(duì)對(duì)氯氣廢氣處置系統(tǒng)進(jìn)行一系列技術(shù)改造，不僅能夠增強(qiáng)氯氣廢氣處理裝置運(yùn)行的安全性和環(huán)保型，也能夠?yàn)榛ば袠I(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。

四、廢氯氣的處理工藝

電解工序來的事故氯氣或氯氫處理工序的開、停車廢氯氣及正常生產(chǎn)中液氯來的包裝抽氣。液氯儲(chǔ)槽來的安全閥氯氣、氯氫處理工序超壓排放的氯氣和液氯來的液化尾氣等進(jìn)入一級(jí)廢氯氣吸收塔下部。在填料層與塔頂循環(huán)噴淋下來的15%稀堿液逆流接觸，進(jìn)行吸收反應(yīng)。從塔頂出來的含氯尾氣再進(jìn)入二級(jí)廢氯氣吸收塔底部。在填料層繼續(xù)與15%稀堿液反應(yīng)。達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的尾氣經(jīng)塔頂導(dǎo)出，通過引風(fēng)機(jī)排入大氣。通過壓力自動(dòng)控制調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)人口對(duì)空的開度，保證系統(tǒng)操作壓力的穩(wěn)定。

一級(jí)廢氯氣吸收塔和二級(jí)廢氯氣吸收塔中的堿液吸收氯氣后溫度升高，從塔底流出分別進(jìn)入一級(jí)堿液循環(huán)槽和二級(jí)堿液循環(huán)槽。一級(jí)堿液循環(huán)槽中的堿液由一級(jí)堿液吸收循環(huán)泵經(jīng)一級(jí)堿液冷卻器冷卻后打上一級(jí)廢氯氣吸收塔與氯氣繼續(xù)反應(yīng)。同理，二級(jí)堿液循環(huán)槽中的堿液由二級(jí)堿液吸收循環(huán)泵經(jīng)二級(jí)堿液冷卻器冷卻后打上二級(jí)廢氯氣吸收塔與氯氣繼續(xù)反應(yīng)。一級(jí)堿液冷卻器和二級(jí)堿液冷卻器通循環(huán)冷卻水或8℃冷凍水聞接冷卻循環(huán)堿液。

堿液循環(huán)槽中的循環(huán)堿液在循環(huán)吸收氯氣過程中濃度不斷降低，當(dāng)吸收塔堿濃度低于10%時(shí)，應(yīng)盡快重新配置。可將槽中次氯酸鈉溶液作為初品經(jīng)次氯酸鈉成品泵輸送到初品罐，作為原料供次鈉裝置生產(chǎn)使用。裝置中的堿液高位槽設(shè)置有自動(dòng)開關(guān)閥，并與一、二級(jí)堿液吸收循環(huán)泵連鎖。當(dāng)一級(jí)堿液吸收循環(huán)泵或二級(jí)堿液吸收循環(huán)泵在停電或者發(fā)生故障停泵時(shí)自動(dòng)打開。15%稀堿液從堿液高位槽進(jìn)入一級(jí)廢氯氣吸收塔或二級(jí)廢氯氣吸收塔吸收廢氯氣，避免因停泵而發(fā)生跑氯事故。

五、合理的廢氣處理系統(tǒng)布局

為了使廢氣處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全環(huán)保的目標(biāo)，布局設(shè)計(jì)思路顯得十分的重要。現(xiàn)如今，廢氣處理系統(tǒng)的布局必須要有一個(gè)全局觀念，要考慮排放的廢棄的相關(guān)性質(zhì)和顯著特點(diǎn)的基礎(chǔ)上再來對(duì)結(jié)構(gòu)做出規(guī)劃，與此同時(shí)必須要考慮到布局的性價(jià)比和實(shí)用性，要盡可能的有最少的錢實(shí)現(xiàn)最高的效率。除此之外還有進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，更具對(duì)風(fēng)量和風(fēng)壓得計(jì)算結(jié)果來對(duì)各部分進(jìn)行合理的布局。一方面，計(jì)算風(fēng)量的時(shí)候要將通風(fēng)系統(tǒng)支管路內(nèi)的風(fēng)速、干管路內(nèi)的風(fēng)速、頂部排風(fēng)設(shè)計(jì)的風(fēng)量以及整體排風(fēng)的換氣數(shù)考慮進(jìn)去。另一方面，在風(fēng)壓計(jì)算的時(shí)候要將排風(fēng)系統(tǒng)的壓降、萬向排風(fēng)罩的壓降、吸收塔的壓降等統(tǒng)統(tǒng)考慮進(jìn)去。

六、氯堿工業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的技術(shù)體系

對(duì)于氯堿化工企業(yè)的廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)行有效管理，與此同時(shí)，需要制定并完善相關(guān)的廢氣處理系統(tǒng)的管理制度。作為循環(huán)經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展的載體，技術(shù)能夠準(zhǔn)確把握循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基本特征，因此循環(huán)經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方法應(yīng)具有以下特點(diǎn)。更有效地利用資產(chǎn)和減少生產(chǎn)過程中的能源和資源消耗，不僅是提高經(jīng)濟(jì)效率，而且也是減少污染物排放的關(guān)鍵。采取有效措施，擴(kuò)大和擴(kuò)大生產(chǎn)技術(shù)能力，使氯堿生產(chǎn)企業(yè)能夠處理和回收國內(nèi)污染物，減少生產(chǎn)過程中的污染物排放。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢物得到綜合回收，由此產(chǎn)生的廢物得到逐步處置和充分利用，從而最大限度地減少資源開采，從而減少污染物和廢物的排放。生產(chǎn)企業(yè)加大了廢物回收、處理和再利用的力度，大力支持資源再生產(chǎn)業(yè)和環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

結(jié)束語：氯堿化工中氯氣廢氣產(chǎn)生不可避免，加強(qiáng)企業(yè)廢氣處理系統(tǒng)的安全環(huán)保非常重要。實(shí)現(xiàn)廢氣的凈化處理，需嚴(yán)格控制廢氣排放濃度，不但要優(yōu)化廢氣處理系統(tǒng)，還要努力實(shí)現(xiàn)合理的廢氣處理系統(tǒng)布局，并完善廢氣處理管理體制。相關(guān)企業(yè)需切實(shí)重視到環(huán)保的重要性才能夠真正解決廢氣問題，才能落實(shí)好國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，為我國化工行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的一份力量。