燒堿系統氯氫處理裝置平衡改造

申文濤

(山東魯泰控股集團魯泰化學有限公司有限公司，山東 濟寧 272350)

山東魯泰化學有限公司(以下簡稱“魯泰化學”)隸屬于山東魯泰控股集團，第1期裝置2005年投產，2012年燒堿產能達到了40萬t/a。第2期裝置投產后，氯氫處理工段第1期裝置廢棄不用，第2期裝置電解第1期、第2期離子膜生產所產生的高溫濕氯氣和濕氫氣。電解第1期、第2期裝置投用后，氫氣壓力波動和氯氣壓力波動的調節工藝經常處于被動位置，氯氫處理裝置運行不佳。2017年，氯氫處理工段進行了多項工藝改造，目前改造已基本完畢，裝置穩定性大大增加，現將有關情況介紹如下。

1 氯氫處理裝置的重要性

在離子膜法制堿生產工藝中，處理電解生產的高溫濕氯氣和氫氣的氯氫處理工序還有一個更為重要的作用：穩定和平衡氯氣和氫氣壓力[1]。在離子膜燒堿裝置正常運行過程中，若出現電解槽某回路突然跳停、電解第1期突然跳停，或者電解第2期(電解第2期又分為A區和B區)的某區突然跳停或者其他異常情況，會導致燒堿系統氯氫壓力瞬間大幅度波動，這時通過氯氫處理裝置快速穩定氯氣和氫氣壓力，保證其他電解槽的正常運行至關重要，如能及時恢復氯氫壓差，既減少了經濟損失，又能有效地保護電解槽，延長電解槽壽命[2]。

2 改造前運行中出現的問題

在改造前的生產過程中，裝置運行很不穩定，經常由于氯氣和氫氣壓力調節不及時，導致電解系統連鎖跳停。具體狀況有如下4點：①電解單回路跳停時，由于氯氫壓力調節不及時，造成其他回路連鎖停車；②第2期電解單區跳停時，氯氫壓力調節不及時，造成其他回路連鎖跳停；③氫壓機自動調節閥氣源線斷開時，氫氣壓力波動，造成電解槽連鎖跳停；④氫壓機和電動機相連的高速軸斷開，氫氣壓力波動，造成電解槽連鎖跳停等問題，頻繁停車，為魯泰化學帶來了巨大的經濟損失，也對電解槽和氯氣壓縮機等重大設備產生了不可逆轉的損傷。

為提高產能，增大效益，保障生產裝置持續穩定運行，對氯氫處理裝置進行4點工藝改造。

3 氯氫處理裝置的工藝改造

3.1氫壓機自動調節閥取壓點變更

原氫壓機自動調節閥取壓點位于機后，由于機后壓力受后面鹽酸工段影響，調節作用不大，工段不得不解除連鎖，改為手動調節氫壓機單機回流氣動閥。調節頻繁，費時費力；而且一旦氫氣壓力出現大的波動，還會因調節不及時、不迅速、造成電解槽連鎖跳停。經研究，把自控調節閥取壓點改到每個氫壓機的機前處，并設定好了連鎖控制值。目前氫氣系統壓力全由氣動閥自動調節，且調節迅速。

3.2氯氣大回流變更

氯氫處理工段原大回流管道為DN100的氯氣回流管道，由于生產負荷比較大，在電解系統緊急停車時，氯氣回流速度比較慢，達不到緊急停車迅速穩定氯氣壓力的目標，并且經常產生大負壓，對生產系統和電解槽是一種危害。研討后，決定對大回流管道進行變更：在原有管路的基礎上，把DN150管道更換為DN250管道，并把大回流終點移至泡罩塔進口彎頭處，大大提升了氯氣的回流速度。在工段不久前的緊急停車中，以往經常出現的大負壓不見了，效果立竿見影。

3.3氯氣尾氣吸收的改造

氯氫處理工段有事故塔和廢氯吸收塔2個廢氯吸收裝置串聯。目前氯壓機密封氣和次氯酸鈉罐區的尾氯都通過廢氯吸收塔的循環堿液吸收后，廢氣由廢氯吸收塔后塔頂風機排放到大氣中，氯壓機泄壓管道和廢氯吸收塔直接相連，緊急處置時，泄壓氯氣由廢氯吸收塔堿液直接吸收。

該尾氯吸收工藝存在以下問題：在外售廢硫酸和泄壓時，單塔吸收不及時，氯氣可能通過風機排放到大氣中，造成大氣污染。為排除這一隱患，把2臺廢氯吸收塔串聯在一起，一級吸收改成了二級吸收，大大保障了生產裝置的穩定性，進一步減少了氯氣外逸的可能性。

技改后透平機去廢氯吸收塔管道路線圖如圖1所示。

1—事故氯吸收塔；2—廢氯吸收塔圖1 技改后透平機去廢氯吸收塔管道路線圖Fig.1 Technically improved piping diagram of chlorinefrom turbocompressor to absorption tower

3.4氫氣正壓水封的改造

氫氣正壓水封原密封高度為50 cm，氫氣壓力達到5 kPa時才可以壓破水封。在氯氫處理裝置因氫壓機跳停或其他原因造成機前壓力極速提高時，不能保護電解槽氫氣壓力，極易造成電解槽連鎖跳停[3]。而正壓水封對電解槽裝置的保護作用不明顯。針對這一問題作了多方面研究，最后一致決定把水封高度下移18 cm。這樣在氫壓機機前總管壓力達到3.2 kPa時，氫氣就會通過氫氣正壓水封進入大氣，機前總管壓力將不再提升，有效地保護了電解裝置的穩定運行。在最近一次的氫壓機斷軸事故中，氫氣通過水封進入大氣，氫氣總管壓力最高達到了3.23 kPa，給工段人員留出了應急處置時間，成功保證了電解槽穩定運行。

4 結語

改造以來，氯堿系統運行比較平穩，在數次緊急處理事件中，這些工藝改造都起到了應有的成效，氯堿裝置得以長期穩定運行，提高了經濟效益。

[1] 程殿彬，程伯森，施孝奎.離子膜法制堿生產技術[M].北京：化學工業出版社，1998：78.

[2] 尹聰，甄興源.燒堿系統運行中氯氣和氫氣壓力的控制[J].氯堿工業，2014，54(3)：21-24.

[3] 章斯淇.中國氯堿新技術的研究與應用[J].氯堿工業，2016，52(9)：1-13.