鹽酸生產中的質量控制

明坤，薄振海，王尚

（青島海晶化工集團有限公司，山東青島266409）

鹽酸生產中的質量控制

明坤，薄振海，王尚

（青島海晶化工集團有限公司，山東青島266409）

介紹了二合一石墨合成爐與降膜吸收器生產鹽酸的工藝及鹽酸生產過程中可能存在的質量問題，并對鹽酸質量指標的控制提出了判斷與解決措施。

鹽酸；質量；石墨合成爐；降膜吸收器

青島海晶化工集團有限公司（以下簡稱“青島海晶”）老廠區的液氯鹽酸廠氯化氫工段原配套有8臺循環水冷卻夾套式二合一石墨合成爐，4套降膜吸收系統。為能夠有效利用合成爐反應熱，節能降耗，提高經濟效益，自2007年11月開始，安裝第一臺副產蒸汽型二合一石墨合成爐，并于2008年3月順利投產，然后于2008年內陸續將另外3臺冷水型合成爐更換為副產蒸汽型合成爐，于2010年將第五臺冷水型合成爐更換為副產蒸汽型合成爐。5臺副產蒸汽型石墨合成爐可滿足電石法PVC對氯化氫氣體需要，并且副產出的余熱蒸汽平穩、合格，為公司帶來了巨大收益，原有冷水型合成爐保留4臺作為備用設備，配套的降膜吸收鹽酸生產系統仍保持4套。為電石法PVC供氯化氫氣是老廠區氯化氫工段的主要職責，同時，生產高純鹽酸、工業鹽酸，平衡氯氣也是氯化氫工段的職責。

青島海晶搬遷后，新區改用乙烯法生產聚氯乙烯，新區氯堿廠液氯鹽酸工段不再需要為后續裝置供氯化氫氣，而是以生產鹽酸平衡氯氣為任務，配套2臺副產蒸汽型二合一石墨合成爐，2套降膜吸收系統。

目前生產的工業鹽酸作為產品銷售，高純鹽酸一方面作為產品銷售，另一方面滿足公司內二次鹽水、離子膜電解、脫硝及脫鹽水站、VCM裝置等用戶的使用。

1 鹽酸生產工藝流程

新區鹽酸生產系統由“石墨合成爐+冷卻器+一級降膜吸收器+二級降膜吸收器+尾氣塔”組成，具體如下。

由液氯工序輸送過來的氯氣經氯氣緩沖罐后，進入合成爐的氯氣管路，經過氯氣切斷閥、調節閥、手閥，進入合成爐底部的氯氣燈頭。由氫氣處理輸送過來的氫氣經氫氣緩沖罐，進入合成爐的氫氣管路，經過氫氣切斷閥、調節閥、手閥，進入合成爐氫氣燈頭。氯氣和氫氣經在合成爐燈頭處混合燃燒，生成氯化氫氣體。

石墨合成爐與冷卻器是一體式設備，高溫氯化氫氣體直接進入冷卻器由循環水冷卻降溫。

氯化氫氣由石墨冷卻器進入一級降膜吸收器上部，與來自二級降膜吸收器的稀酸并流接觸吸收，后匯流到工業鹽酸或高純鹽酸總管，然后進入鹽酸貯罐，未吸收的氯化氫氣由一級降膜吸收器下部出來，進入二級降膜吸收器上部，與來自尾氣塔的稀酸并流接觸吸收，后進入一級降膜吸收塔上部，未吸收的氣體進入尾氣塔底部，尾氣塔是填料塔，吸收水由尾氣塔上部加入，與尾氣塔底部進入的氯化氫氣逆流接觸吸收，形成稀酸，由尾氣塔底部進入二級降膜吸收器頂部，剩余尾氣（成分是過剩氫氣）放空。

無離子水由水泵加壓進入合成爐下部的爐體夾套中，與石墨爐體進行熱交換，吸收氫氣、氯氣的燃燒反應熱后進入蒸汽閃發罐，閃蒸產生蒸汽，進入蒸汽總管，送往用戶使用。

鹽酸生產工藝流程圖見圖1。

圖1 鹽酸生產工藝流程圖

2 高純鹽酸的質量指標

青島海晶生產高純鹽酸按中華人民共和國化工行業標準《HG/T2778-2009高純鹽酸》要求執行，具體如下。

（1）外觀：無色透明液體。

（2）高純鹽酸應符合要求見表1。

青島海晶生產的高純鹽酸長期以來質量穩定，指標合格，滿足上述標準要求，達到優等品等級，但仍然不可避免地存在少數的質量波動問題。

表1 高純鹽酸要求

3 生產中出現的問題及解決措施

3.1 總酸度的波動

青島海晶要求控制高純鹽酸酸度指標在≥31%，實際生產中一般控制在31.2%～32%，曾出現過濃度不合格的情況，表現為濃度＜31%或濃度過高，分析原因如下。

（1）吸收水水量調節不到位

總酸度的控制，以調節吸收水的水量為主要控制方式，因為鹽酸產量一方面考慮氯氣的平衡，由前后工序的生產負荷決定，另一方面由鹽酸的需求量決定，因此，氯氣量是不允許隨意調節的，且調節吸收水量來控制酸濃度的方式迅速、準確。尤其在裝置開車、提降負荷過程中，需要及時調整吸收水量，增大吸收水量，可以降低鹽酸酸度，減小吸收水量，可以提高鹽酸酸度，并及時分析酸度，根據分析結果調節吸收水量，將酸度控制在指標要求范圍內。

（2）氯氣流量波動影響了酸度

因為調節閥波動、流量計的偏差、氣溫的變化等原因造成了氯氣流量的變化，鹽酸生產過程中是氫氣過量的，氯氣流量的波動會造成氯化氫氣量的變化，在吸收水量不變的情況下，鹽酸酸度會出現波動。這個問題需要DCS操作人員及時發現流量變化、配比值的變化，并及時通過分析酸度、打比重的方式予以確認、糾正。

（3）吸收水流量波動影響酸度

因吸收水調節閥波動、泵出口壓力波動或吸收水流量計的偏差造成了吸收水流量的波動，引起鹽酸酸度的波動，需要聯系檢修調節閥、流量計或切換備用泵。

（4）降膜吸收器存在問題

降膜吸收器頂部安裝有分水盤，長期使用可能出現偏流的情況，或因為安裝不正、分酸盤、溢流管損壞等原因引起，表現為鹽酸出酸酸度低、降膜冷卻器一側冷一側熱、尾氣塔溫度高，處理此問題需要停車檢修設備，調整降膜吸收器分水盤。也可能降膜吸收器出現泄漏，此時會造成鹽酸中鈣鎂等其他指標的同時變化。

3.2 鈣鎂離子超標

（1）吸收水污染

青島海晶老區鹽酸生產裝置中曾使用自來水生產工業鹽酸，使用脫鹽水生產高純鹽酸，兩路水的管路通過三通連接在一起，根據出酸需要選擇使用。在生產中，曾經發生過因為閥門內漏，造成高純鹽酸鈣鎂超標，后取消了自來水管路，一律使用脫鹽水生產鹽酸。

（2）系統置換不合格

裝置長時間停用可能會吸附環境中的一些灰塵等雜質，在后續開車過程中，需要對降膜吸收系統進行長時間的沖洗，沖洗置換時間應在1 h以上，條件允許可以延長沖洗時間，如果系統沖洗置換不合格，會出現鈣鎂離子超標的情況。

（3）尾氣塔粉塵污染

青島海晶老廠區鹽酸裝置靠近電石庫、乙炔站，粉塵比較多，鹽酸生產過程是微正壓，尾氣塔有過量氫氣排放，但是在有風天氣，尤其風力較大的季節，粉塵仍然會通過放空管進入尾氣塔，進入鹽酸，造成鈣鎂離子超標，因為鈣鎂離子的分析要求精度高，微量粉塵的進入就會造成鈣鎂超標。

解決的措施可以在尾氣塔增加水封罐，或改進放空管形式，避免粉塵倒灌。

（4）設備有損傷造成循環水滲漏

降膜吸收器屬于塊孔式石墨換熱器，使用循環水冷卻降溫，且循環水側的壓力高于鹽酸側，設備有損傷，如裂紋等情況，會造成循環水滲漏進入鹽酸系統，造成鈣鎂離子超標。

解決的措施需要停下設備檢漏，如果確認設備漏水，需要進行設備維修。

3.3 鐵離子超標

（1）管道、設備有鐵銹

主要是新裝置或檢修后的裝置，因為管道（如氫氣、氯氣管道）、設備（如氫氣、氯氣緩沖罐）內部有鐵銹，在系統吹掃中不可能完全清理干凈，開車初期會由氫氣、氯氣夾帶進入合成爐，進入鹽酸，造成鐵離子超標。新裝置很難避免此問題，一方面需要做好管道吹掃，再就是生產工業鹽酸，對系統進行沖洗置換，直至合格。

（2）鋼襯管道、PE鋼絲管道的管道破損

青島海晶老區裝置及鹽酸輸送管道使用鋼襯里管道及鋼絲PE管道，鋼襯管道的襯層可能出現裂紋、破損，造成鹽酸腐蝕外層碳鋼管道，造成鐵離子超標，這種腐蝕速度很快，破損管的管件很快會出現漏酸，需要及時更換。

鋼絲增強PE管道主要在管件連接處，因為熱熔不好等原因，管道中間層的鋼絲暴露，鹽酸腐蝕鋼絲造成鐵離子超標，這種腐蝕一般出現在管件連接點，解決措施是更換泄漏的管道。如果施工質量好，熱熔效果良好，這種管道可以長期使用。

3.4 游離氯超標

（1）氫氯配比不合適，氯氣過量

鹽酸生產是過氫反應，在高純鹽酸生產中，為避免游離氯的產生，可以適當增大配比值，因氯氫配比不合適是造成鹽酸游離氯超標的一個原因，流量波動或溫度變化等原因，造成配比值減小，會造成氯氣過量，進而造成鹽酸內游離氯超標。

解決辦法是隨時注意觀察配比值變換，觀察氫氣、氯氣流量變化，及時調節。

（2）燈頭結堿造成燃燒混合不均勻

石墨合成爐普遍采用石英材質燈頭，形式分為三層開放式、兩層氯氣封閉式等多種，燈頭在長時間使用后，可能會出現燈頭結堿的問題，造成氫氣流道堵塞，氫氣氯氣燃燒混合不均勻，造成氯化氫氣體內游離氯超標，最終造成鹽酸內游離氯超標。

而造成燈頭結堿的主要原因就是氫氣處理效果不好，堿霧捕集效果差，氫氣內帶堿多，解決辦法是定期檢查、清理燈頭，避免堵塞氫氣流道。

（3）燈頭破損造成氫氣氯氣燃燒不充分

燈頭在長期使用后，或點火、熄火過程中操作不當，可能造成燈頭的破損，嚴重破損可以及時發現并更換，輕度破損有時不易發現，而已經出現破損的燈頭在使用中可能會出現氫氣氯氣混合不均勻、燃燒不充分的情況，同樣造成氯化氫氣體內游離氯超標，最終造成鹽酸內游離氯超標。解決辦法是對燈頭拆檢、更換。

3.5 蒸發殘渣

此項分析項目，在青島海晶新區及老區多年生產中，均未檢出。

4 結語

高純鹽酸在氯堿生產中使用較多，如離子膜、二次鹽水樹脂塔、脫鹽水混床、膜脫硝等，因此鹽酸質量非常重要，合格的高純鹽酸可以有效延長設備使用壽命，降低生產成本。解決上述存在的問題，可以確保高純鹽酸質量指標穩定，減小生產波動。

Quality control in the production of hydrochloric acid

MING Kun，BO Zhen-hai，WANG Shang
（Qingdao Haijing Chemical Group Co.,Ltd.,Qingdao 266409，China）

This paper introduces the dual function of graphite synthetic furnace and the falling film absorber in the production of hydrochloric acid process and possible quality problems in the process of hydrochloric acid production，and the quality index of hydrochloric acid control judgment and solving measures are put forward.

hydrochloric acid；quality；graphitic synthetic furnace；falling film absorber

TQ111.3

B

1009－1785(2017)07-0045-03

2017-05-09