合成鹽酸生產工藝的安全環保改進

馬玉斌，劉 靜，胡建斌

（天津渤天化工有限責任公司，天津 300480）

天津渤天化工有限責任公司是以燒堿和聚氯乙烯為主要產品的大型氯堿企業，目前，31%工業鹽酸年產8萬t，采用石墨三合一合成爐法。該裝置自1997年投產以來，在開、停爐過程中系統內多次發生爆鳴事故，影響了安全生產，同時，裝置區內環境氯化氫也經常超標，造成了一定的污染。隨著環境保護、安全生產等要求的日益提高，為了實現安全生產，消除環境污染，對現有工藝進行了改造和更新。

1 現有工藝分析

1.1 三合一爐主要生產流程

氫氣經緩沖罐和阻火器，通過止逆閥與經過氯氣緩沖罐的氯氣在燈頭處匯合進入合成爐燃燒，生成氯化氫氣體。氯化氫氣體在爐內被稀酸吸收，生成合格濃度的鹽酸，未被吸收的氣體進入尾氣回收塔，用純水噴淋吸收，形成稀酸進入合成爐內作吸收液，少量惰性氣體用水流噴射泵抽至循環罐后排空。

1.2 裝置發生爆鳴事故原因分析

經分析有如下原因導致裝置在運行過程中發生過多次爆鳴事故：（1）三合一石墨合成爐生產過程中爐壓為-2.0～-1.3 kPa，進料氯氣和氫氣的配比是1.00∶1.05～1.00∶1.10。 開車時，采用爐外上點火，三合一爐與尾氣絕熱吸收塔構成了一個氫氣過量的負壓系統，氫氣容易在稀酸循環罐富集。在尾氣含氧量≥5%或稀酸罐未完全封閉時，稀酸循環罐上層空間氣體形成爆鳴性混合物，遇到點火能量即發生爆鳴。（2）在開停爐過程中，由于水流噴射泵抽氣量的調節幅度不能與負荷的變化同步，爐壓容易出現超出工藝指標的大負壓或大正壓，沖破液封，也會造成系統發生安全事故。（3）氯氫配比調節不當、水噴射泵斷流等都可能造成爐體、尾氣管路、尾氣塔的爆鳴事故。

1.3 界區內環境氯化氫超標原因分析

環境中的氯化氫氣體主要來自成品罐排氣，由于成品罐排氣采用1套獨立的水噴射泵系統吸收，濃鹽酸在進行倒罐作業時，水噴射泵的吸收能力無法滿足要求，且循環液更換不及時也影響吸收效率，造成吸收不完全，氯化氫氣體外逸到大氣中，同時，在管路或設備檢修及取樣時都會造成鹽酸的揮發。

2 工藝的安全環保改進

針對三合一爐生產運行中出現的安全環保問題，對整體工藝進行了改進，流程示意圖見圖1中虛線框所標注部分。

（1）在水噴射泵至稀酸循環罐之間增加1個敞口水封槽，水噴射泵出口管路探入液面以下500 mm，稀酸水經水封槽溢流進入循環罐，尾氣在水封槽中排空。這樣，既能防止在水噴射泵斷流時空氣經水噴射泵倒吸進入爐內而發生爆鳴，又能讓尾氣吸收塔中過量的氫氣直接在水封槽中排空，保證了稀酸循環罐上層空間不存在爆鳴性混合物。

（2）改進合成爐濃酸出口液封結構并增加液封高度。停車時，可能造成的大負壓或大正壓會沖破原有僅300 mm高的液封，又因為系統為負壓，空氣便會進入爐內，容易發生爆鳴事故。針對這種情況，改造了現有三合一爐濃酸出口的液封裝置，將液封高度由300 mm增至1 400 mm，采用DN200玻璃鋼管路內套裝DN100四氟探管方式。這種探管出料方式有效地防止了停車時發生沖破液封的情況，也不會降低濃酸的流速，保證了三合一爐的產能。

（3）把單臺爐配套的成品酸計量罐與成品貯罐的排氣分開，分別安裝排氣吸收塔吸收揮發的氯化氫氣體，稀酸循環罐的排氣直接排空。這樣，可避免因貯罐打酸時排氣不暢，造成貯罐負壓，影響計量罐的壓力，從而引起爐壓不穩。同時，排氣吸收塔可以吸收濃酸貯罐揮發的氯化氫氣體。

（4）在氯氣和氫氣管路上增加截止閥。以往在停爐時，雖然氯氣和氫氣閥門已經關閉，可是爐內有時仍有火苗。這說明閥門不嚴或爐內存在可燃氣體，在氯氣和氫氣管路上加雙道閥門后，定期對閥門進行檢查，發現問題及時更換。正常停爐時只關閉1個截止閥，新增截止閥只在爐火不能熄滅時使用，用來徹底切斷停爐時氯氣和氫氣進入爐內。

（5）修訂工藝安全操作規程，嚴格控制停爐時爐壓。在停爐操作時，保持爐內爐壓不能超過-10 kPa，以防止外界空氣沖破液封進入到爐內，發生爆鳴事故。

3 工藝改進的效果

該公司于2011年7月對合成鹽酸三合一爐進行了工藝改進，至今運行穩定正常，無安全事故發生，同時，裝置區內環境氯化氫含量明顯降低，該公司環境監測站定期對周圍環境采用硫氰酸汞比色法測定氯化氫，改造前后3個月的監測數據對比見表1。

表1 環境氯化氫監測數據mg/m3

從表1監測數據看出，經過工藝改進，裝置區內環境氯化氫濃度明顯降低，周圍大氣環境質量顯著提高。