電石法乙炔清凈劑配制法改造

蘇曉鳳

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北唐山063000）

電石法乙炔中，粗乙炔氣常含有硫化氫、磷化氫、氨、砷化氫等雜質氣體。它們會對氯乙烯合成用的氯化汞觸媒進行不可逆吸附，破壞其“活性中心”，從而加速觸媒失效，并且其中的磷化氫（特別是四氫化二磷）還會降低乙炔的自燃點，與空氣接觸會燃燒。在粗乙炔氣精制過程中，行業中大部分企業采用傳統的次氯酸鈉清凈技術，利用次氯酸鈉的氧化性將雜質氣體去除。

次鈉酸鈉配制有2種方法，一種是使用水、稀堿和氯氣在文丘里中配制而成，另一種是利用成品濃次鈉加水稀釋的方法在文丘里中配制而成。2017年之前唐山三友氯堿有限責任公司使用的是第一種方法配制次氯酸鈉，考慮到氯氣為劇毒性氣體，燒堿氯氣配制法，存在氯氣泄漏事故的隱患，而且手動現場調節閥門相對滯后，因此，2017年將工藝改變成濃次氯酸鈉稀釋法，工藝按配制150 m3/h的0.057%～0.1%次氯酸鈉，滿足50萬t/a樹脂配套能力進行設計施工，并加裝流量計和自動調節閥實現自動化控制。

1 工藝改造前后對比

1．1 改造前工藝及控制點

改造前燒堿氯氣法配制次氯酸鈉工藝流程圖見圖1，先將燒堿車間送來的32%的氫氧化鈉，在稀堿配制槽中稀釋成1.40%～1.70%的氫氧化鈉，通過稀堿泵打至稀堿高位槽中，然后通過手動調節現場閥門，來控制進文丘里中水、堿、氯氣的流量，以完成次氯酸鈉的配制。此配制方法中，稀堿液為不連續配制，每次當稀堿配置槽液位低于20%時，開始配制新的稀堿液，在稀堿充分混合時，必須保證高位槽液位夠用。另外，必須手動調節好進塔循環量，來確保次氯酸鈉儲槽液位控制穩定。

圖1 燒堿氯氣法配制次氯酸鈉工藝流程圖

從圖1中可見燒堿氯氣法配制次鈉，控制點較多，操作繁瑣，且在生產中，三者在文丘里中進行混合配制，利用水相抽真空的原理控制堿和氯氣量，時常導致在生產量不變時，堿和氯氣用量也會自行下調，導致次鈉配制不合格。而人為調節氯氣和堿液流量存在時差，且費時費力，配制出的次氯酸鈉濃度亦不穩定。另外氯氣管道存在泄漏風險，人員現場操作存在安全風險。

1．2 改造后工藝及控制點

改造后濃次氯酸鈉稀釋法配制次氯酸鈉工藝流程圖見圖2，新增罐區至乙炔車間濃次鈉管線，增加兩臺12 m3的濃次鈉罐，4臺濃次鈉泵。來自倉儲罐區的成品濃次鈉通過新增管道經計量后進入新增濃次鈉儲槽，通過新增濃次鈉泵打入文丘里反應器，文丘里頂部大量加水，與濃次鈉充分混合均勻。生產過程中，只需DCS操作工控制濃次鈉儲槽液位在40%～80%，次氯酸鈉儲槽液位與水相管路控制閥聯鎖，確保液位穩定，編制程序利用水相及濃次鈉相流量計和調節閥，實現DCS手動或自動配制次氯酸鈉的技術。

改造后的工藝取消了氯氣使用，降低了安全隱患的發生幾率，更引入自動調節，提高了自動化操作，減少了人為控制點。

2 自動化控制技術

直接輸入想要配制的稀次鈉有效氯的數值，通過內置公式計算調節濃次鈉的流量，需要提前設定好濃次鈉的有效氯含量X（具體11.5%左右）如設定有效氯0.06%，而當生產水流量為60 m3/h時，濃次鈉有效氯為11.5%，濃次鈉的流量應該為Y m3/h，計算公式為11.5%×Y/（60+Y）=0.06%，計算得出濃次鈉的流量應該為0.314 7 m3/h。

圖2 濃次氯酸鈉稀釋法配制次氯酸鈉工藝流程圖

濃次鈉有效氯濃度必須先給定，可以根據罐區的分析結果隨時調整，這樣相對較準確。也可以就按照11.5%定值給定，若此有效氯波動范圍在±10%，則配制好的稀次鈉有效氯含量也在±10%范圍內波動，如設定0.06%，實際配制好的稀次鈉有效氯值在0.054%～0.066%。

具體聯鎖控制程序為：首先給定濃次鈉有效氯值，然后通過設定一、二、四期成品稀次鈉有效氯濃度具體值，根據當前水流量顯示及內置計算公式，計算出濃次鈉的加入量并將其作為濃次鈉流量的設定值來調整濃次鈉流量調節閥的開度。

聯鎖程序每期各做2套，A流量計聯鎖和B流量計聯鎖，正常情況下A流量計聯鎖程序投用，若A流量計出現偏差較大或故障的情況，將聯鎖程序切換至B流量計聯鎖。

3 效益計算

（1）安全效益

不再使用氯氣，生產更加安全。

（2）經濟效益

使用成品次鈉稀釋和原有方法配制次鈉，使用的原料未變，因此，成本未發生變化。與原工藝比較，一二期可各取消2臺18.5 kW堿泵，一二期各增加2臺3 kW濃次氯酸鈉泵。運行均為開一備一，則年節電11.16萬元。

次鈉配制實現自動化后，考慮崗位人員分析次鈉有效氯濃度可以更快地對生產進行調整，計劃將配制崗位每班2人的定員改為1人，4個班組可減員4人，則年節約人工成本26萬元。

工藝改造投資143.6萬元，折舊費用143.6×0.95÷14=11.37（萬元），項目合計創效25.79萬元。

4 結語

經過一年的使用，發現由于原料使用公司外售成品濃次氯酸鈉，為保證其穩定性，pH值一般控制在14，稀釋后的次氯酸鈉pH值比較高，影響其氧化活性，后續將進一步研究降低稀釋后次氯酸鈉pH值。