液氯汽化技術在氯堿生產氯平衡中的應用

高偉，張曉峰，王記孝

(陜西金泰氯堿化工有限公司，陜西 榆林 718100)

1 裝置產能介紹

陜西金泰氯堿化工有限公司(以下簡稱“金泰氯堿”)現有2套生產裝置，一期裝置于2005年建成投產，二期裝置于2013年建成投產。形成了PVC裝置產能32萬t/a，燒堿裝置產能23萬t/a，設計液氯裝置產能4萬t/a。西北地區液氯下游需求萎靡，價格低，運輸風險大，加之交通管制，液氯零庫存是氯堿行業的趨勢。技術改造增加了尾氣回收系統和水制氫項目，只能保證在正常運行時液氯零產量，開停車過程中仍會產生液氯，直至液氯汽化項目投運后實現了液氯零庫存、零銷售。

2 氯堿生產工藝簡介

金泰氯堿采用電解食鹽水的方法制備燒堿，副產氯氣和氫氣。副產的氫氣和氯氣進入合成爐，經過燃燒合成為氯化氫。氯氣和氫氣產出摩爾比為1∶1，為防止氯化氫過氯對氯乙烯轉化正常生產造成安全影響，氯堿企業在氯氣和氫氣合成氯化氫氣體時，氯氣和氫氣的體積比為1∶(1.05～1.1)。氫氣微過量生產，氯化氫純度控制在93%～96%。因部分氯氣無法進行轉化，將氯氣液化成液氯進行儲存和銷售。

3 液氯汽化技術應用背景

2016年6月，金泰氯堿將氯乙烯尾氣中的氫氣回收400 m3/h并入燒堿氫氣系統，再次送入合成爐生產氯化氫，同時降低了液氯產量。2017年9月金泰氯堿2×400 m3/h電解水制氫裝置順利投運，投運后液氯產量進一步下降。實施完成了電解水制氫項目后，實現了液氯零產量。當PVC裝置出現異常停車或大量降低氯化氫供氣時，氯化氫做酸量達到最大。此時，為了提高燒堿產量，電解槽保持高負荷，只有將多余部分氫氣排空，加大氯氣液化，增大液氯產量才能實現系統物料平衡。PVC裝置出現異常時生產的液氯只有通過外運銷售。當燒堿裝置、水制氫裝置、PVC裝置、尾氣回收裝置均滿負荷穩定運行，氫氣剩余約400 m3/h。

為徹底消除液氯儲存、銷售過程中的安全風險，防止風險外溢，降低公司重大危險源等級，有效提升安全生產、清潔生產水平，在系統滿負荷平穩運行時，須將液氯儲槽內存儲的異常狀態下生產的液氯經過汽化裝置釋放出來送入合成爐，合成氯化氫。經過多次調研、論證，金泰氯堿液氯零庫存項目——液氯汽化裝置于2020年3月，正式建成并投運。

4 液氯汽化工藝概況

液氯汽化裝置設計能力為200 m3/h，利用熱水在汽化器中與液氯進行間接逆流換熱，從而使液氯由液態轉化為氣態的氯氣的過程。將液氯儲槽中的液態氯，通過液氯泵送至液氯汽化裝置，與加熱后的熱水進行熱量交換，從而使液氯轉化為氯氣，汽化后的氯氣送至氯化氫合成工序。

5 液氯汽化工藝流程及安全措施

液氯儲槽中的液氯通過液氯液下泵輸送至汽化器，汽化器入口處設置調節閥，調節閥與氯氣緩沖罐壓力聯鎖，實現自動調節。汽化器入口管道設置有自動調節閥，與汽化器出口溫度聯鎖，防止液氯進入緩沖罐。液氯在汽化器管程內與殼程熱水進行熱量交換轉化為氣態氯氣進入氯氣緩沖罐，然后根據生產需要并入一、二線廢氯分配臺送至氯化氫鹽酸合成工序。經換熱后的低溫熱水返回熱水加熱器中，在加熱器中與蒸汽進行熱量交換，使其溫度達到71～85 ℃后，經熱水循環泵打入汽化器中再次與液氯進行熱量交換。汽化器殼程循環熱水為閉路循環，通過熱水循環泵循環使用。蒸汽通入熱水加熱器，蒸汽入口自控閥與熱水加熱器溫度聯鎖，通過控制蒸汽閥門開度控制熱水溫度。流程示意圖見圖1。

圖1 液氯汽化工藝流程示意圖Fig.1 Process flow of liquid chlorine gasification

6 汽化裝置實現液氯零庫存和零銷售

為消除系統升降負荷、開停車產生的液氯，汽化裝置投運后，對運行情況，進行了生產安全、液氯實際產量鑒定，情況如下。

汽化系統運行狀況良好，累計運行35天，累計汽化液氯320 t，裝置平均汽化量500 kg/h，最大時為700 kg/h，壓力為120 kPa，能滿足合成爐用氯的要求。

6.1 汽化裝置的安全性

經過三個月的間斷運行，對系統中三氯化氮取樣抽檢，汽化緩沖罐內三氯化氮質量分數0.005%，液氯汽化系統內三氯化氮富集量較少，汽化裝置是在安全指標范圍內運行，系統是安全可靠的。

6.2 液氯產量情況

2020年3月，金泰氯堿液氯汽化裝置投運，汽化的氯氣并入燒堿氯氣系統。2019年第二季度和2020年第二季度液氯產量對比如表1所示。

表1 液氯汽化投運前后液氯產量對比表Table 1 Liquid chlorine output before and after liquid chlorine gasification item is put into operation

通過表1可以看出：液氯汽化投運后，液氯產量同比降低了100%，2019年第2季度共生產液氯449.54 t，2020年第2季度液氯產量為零。至此，制約金泰氯堿在氯堿生產中的內部氯平衡問題得以攻克，實現了液氯零產量、零庫存。液氯銷售運輸風險徹底消除，液氯儲槽儲存量由原來的225 t下降至現在的25 t，與此同時液氯儲槽重大危險源等級由一級下降為二級。

7 結語

金泰氯堿始終秉承切實將安全和環保作為一切工作的出發點和落腳點的安全管理理念，不斷從技術改造、安全聯鎖系統、氯氣泄漏預防、應急處理等方面完善安全防護，實現了液氯零庫存、零銷售，保障液氯儲存和運輸過程的安全可靠性，杜絕氯氣泄漏和中毒事件，改善企業周邊的生存環境，促進企業發展壯大，使企業發展與安全環保相協調。