燒堿裝置實現液氯零庫存的工藝改造

張曉峰，高偉超

(陜西金泰氯堿化工有限公司，陜西 榆林 718100)

以前，陜西金泰氯堿化工有限公司(以下簡稱“金泰氯堿”)生產過程中產生的液氯通過充裝液氯鋼瓶或者槽車外售供給耗氯企業。近年來由于國家對移動式壓力容器的管制以及下游耗液氯企業相對減少，加之地理因素，金泰氯堿外送耗氯企業運輸距離較遠，遠距離外送存在一定的風險，同時在惡劣天氣等因素影響下，液氯無法正常輸出，將會導致液氯庫存相對偏高，進而影響公司的正常生產，安全風險隨之加大[1]。

1 現狀分析

金泰氯堿有2條離子膜燒堿生產線，采用全鹵制堿工藝，裝置產能達22萬t/a燒堿。2條生產線上生產的氯氣、氫氣主要用于生產氯化氫氣體，混合后一部分送往VCM工序，其余部分用于生產高純鹽酸。因生產氯化氫時氯氣、氫氣的配比不同(通常為1∶1.051)，故會有少部分氯氣必須通過廢氣系統和液氯來平衡。

液氯作為劇毒危險化學品，加之下游需求量相對較少，其銷售和運輸都存在一定的難度；因此，金泰氯堿在2017年增設了2臺水電解制氫裝置，滿負荷時氫氣產量800 m3/h，加上VCM工序的尾氣回收裝置所回收的氫氣約280 m3/h，在2套裝置(VCM尾氣回收、水電解制氫)正常運行的情況下，氫氣有少量排空，同時裝置不會產生液氯。在水電解制氫裝置或VCM尾氣回收裝置停車檢修時，系統可能會出現氫氣不夠用，為了不降低系統的負荷，此時就可能會產生液氯。

為了響應國家應急管理部有關加強危險化學品重大危險源管控的相關要求，盡可能減少劇毒等危險化學品的儲量，同時有效降低重大危險源等級，不斷降低社會可接受風險，金泰氯堿在充分調研的基礎上，于2019年增設了1套液氯汽化裝置，在裝置滿負荷生產但VCM尾氣回收裝置或水電解制氫裝置異常時，將系統產生的液氯在適宜的條件下汽化為一定壓力的氯氣，并與VCM尾氣回收、水電解制氫裝置正常運行時產生的富余的氫氣在合成爐內進行配比燃燒，進一步生產氯化氫氣體，以用于VCM工序生產氯乙烯和高純鹽酸工序，這樣，在提升氯化氫產能的同時實現了液氯零庫存。

燒堿裝置簡要工藝流程如圖1所示。

圖1 燒堿裝置簡要工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram of caustic soda plant

2 液氯來源

(1)異常情況下，若水電解制氫裝置故障檢維修而VCM尾氣回收裝置正常運行，為了不降低生產負荷，會有630 m3/h的氯氣富余，這時就要將這些富余的氯氣進行液化處理生產液氯。

(2)異常情況下，若VCM尾氣回收裝置及水電解制氫裝置均故障檢修，為了不降低生產負荷，則會有890 m3/h氯氣用于生產液氯。

(3)裝置開停車、系統開車之初、氯氣純度較低和未進行合成爐點火時，整個裝置會產生約20 t的液氯。

(4)系統升降負荷情況下，也會因為氫氣不夠用而產生液氯。

3 工藝流程

新增的液氯汽化裝置工藝流程為：利用71～75 ℃的熱水對系統產生的液氯進行汽化，從汽化裝置出來的氯氣與系統正常時產生的富余的氫氣，在合成爐內燃燒，生產氯化氫氣體。液氯汽化裝置由1臺熱水加熱器、2臺并聯的液氯汽化器、2臺熱水泵(1用1備)和1臺氯氣緩沖罐組成。由壓力為0.15 MPa的低壓蒸汽對熱水加熱器內的一次水進行加熱至71～75 ℃，然后用熱水泵打至兩臺并聯的液氯汽化器，經過汽化后液氯被汽化為氯氣，然后進入氯氣緩沖罐，再由氯氣緩沖罐送至一、二線尾氯分配臺，再送往鹽酸工序，用于生產氯化氫氣體。

液氯汽化工藝流程如圖2所示。

圖2 液氯汽化工藝流程圖Fig.2 Process flow diagram of liquid chlorine gasification

4 運行方式

在液氯儲槽存儲一定量的液氯且水電解制氫裝置或VCM尾氣回收富余氫氣的情況下開啟液氯汽化裝置[2]。首先，緩慢打開去熱水加熱器的蒸汽閥門，然后給熱水加熱器注入一定量的一次水，待熱水加熱器內液位及溫度上漲到規定指標時，打開熱水泵，同時打開熱水去加熱器閥門，循環一定時間再開啟液氯泵，將液氯送至液氯汽化器進行汽化，此時要注意緩慢調節進汽化器閥門開度，并用液氯泵回流調節，氯氣緩慢進入氯氣緩沖罐，待緩沖罐上漲至0.1～0.12 MPa，根據裝置需要并入一、二線尾氯分配臺。另外，汽化裝置設置了液氯排污裝置，定期排放，防止三氯化氮富集，隨時監控，消除安全風險。全過程采用DCS自動控制且氯氣緩沖罐溫度、壓力均有聯鎖控制，故障情況下，及時將氯氣泄壓至廢氣處理工序，安全可靠。

5 效益分析

(1)液氯作為劇毒危險化學品，在運輸環節，國家交通部門及應急管理部門相關要求及監管力度不斷加大，諸多下游耗液氯的企業已關閉退出或者就近購買液氯。金泰氯堿所處區域下游企業相對較少，外售難度大，且以往液氯外售基本沒有利潤，甚至虧損。增設液氯汽化裝置一方面解決了外售瓶頸，節約了成本；另一方面，通過汽化，增加的氯氣可以與富余的氫氣生產氯化氫氣體，相應提高了現有裝置的產能。

(2)金泰氯堿現有5臺液氯儲槽，根據《危險化學品重大危險源辨識》(GB 18218—2018)，液氯工序目前被評定為一級重大危險源。通過增設液氯汽化裝置，減少液氯的儲量，即可將液氯儲槽由5臺減少為2臺(日常使用1臺，另1臺應急)，從而將液氯工序重大危險源降為二級，有效降低了生產安全風險，對日常安全生產工作起到一定的促進作用。

6 結語

本文所介紹的液氯零庫存——液氯汽化工藝，合理利用液氯汽化裝置及時有效的將液氯儲槽中的液氯汽化為氯氣，并利用裝置富余的氫氣在二合一石墨合成爐內燃燒生產氯化氫，一方面可將氯化氫送至VCM工序生產氯乙烯，也可以用于生產高純鹽酸，在實現了液氯零庫存的同時有效地挖潛產能，提高了經濟效益；另一方面，降低金泰氯堿重大危險源等級，實現了本質安全，有效消除了因液氯庫存高所帶來的不安全風險，具有一定的推廣使用價值。