提高鹽酸產品合格率的措施

王琦，李志強

(山東海化氯堿樹脂有限公司，山東 濰坊 262737)

山東海化氯堿樹脂有限公司(以下簡稱“海化氯堿”)離子膜法燒堿裝置分兩期建設：一期設計產能為10萬t/a，于2004年投產；二期設計產能15萬t/a，于2005年投產。

海化氯堿主要產品為高純氫氧化鈉和工業用液氯，副產品為工業用合成鹽酸、次氯酸鈉等。近年來，海化氯堿將“精細化”管理的理念融入到生產管理中，以客戶滿意為宗旨，持續提升產品質量。由于鹽酸產品的濃度指標控制范圍較為寬泛(質量分數≥31%)，當鹽酸濃度控制較高時，不但造成氯氣消耗高，還會導致鹽酸中游離氯超標。隨著產品市場競爭越發激烈，客戶對鹽酸品質要求不斷提高，高品質的鹽酸具有更高的經濟效益，在市場競爭中也具有明顯優勢。下面主要介紹海化氯堿在提高鹽酸產品合格率方面的具體措施。

1 鹽酸生產工藝流程

氯氣液化工序產生的尾氣和氫氣處理工序產生的氫氣分別進入二合一石墨合成爐，氯氣進入三套式燈頭的中間層，氫氣進入內層和外層，控制氯氫比例1∶(1.05～1.10)，在燈頭上燃燒，生成氯化氫氣體。氯化氫氣體依次經過一級降膜吸收器、二級降膜吸收器和尾氣吸收塔，被從循環水罐用吸收水泵或管網送來的吸收水吸收后制成鹽酸。其中一級降膜吸收器、二級降膜吸收器內的氯化氫氣體與吸收水并流吸收，尾氣吸收塔內的氯化氫氣體與吸收水逆流吸收。點爐初期及生產過程中產生的不合格鹽酸排入冷凝酸罐，并用冷凝酸泵送至罐區；合格鹽酸進入鹽酸中間槽，經鹽酸泵送至鹽酸成品罐后外售。工藝流程見圖1。

生產時，要控制好氯氫配比。如氯氣量過大，生成的氯化氫氣體中會含游離氯而造成尾氣冒氯污染環境和成品中游離氯超標；如氯氣量過小，則生成的氯化氫氣體純度偏低，生產鹽酸時尾氣中氫氣含量高，極易發生爆炸。

1—氯化氫合成爐；2—一級降膜吸收器；3—二級降膜吸收器；4—尾氣吸收塔；5—鹽酸中間槽；6—純水罐；7—成品鹽酸罐。

2 生產中存在的問題

2019年下半年，海化氯堿工業鹽酸產品合格率平均值為95.54%，鹽酸質量分數和游離氯含量如表1所示。

表1 鹽酸質量分數和游離氯含量統計表

由于鹽酸濃度控制偏高，鹽酸游離氯超標較為頻繁，產品一次檢驗合格率偏低，因此提高鹽酸產品合格率成為公司生產關注的重點。

3 鹽酸濃度偏高的原因

3.1 吸收水流量的影響

鹽酸由吸收水通過降膜吸收器逐級吸收氯化氫而得，吸收水流量的波動對鹽酸濃度具有較大影響。經觀察發現，當吸收水量穩定時，鹽酸濃度比較穩定。吸收水是通過吸收水泵送入尾氣吸收塔，當流量波動大時，會造成鹽酸濃度極不穩定。吸收水流量波動與鹽酸濃度波動對比如表2所示。

表2 吸收水流量波動與鹽酸濃度波動對比

3.2 氯氣、氫氣壓力波動的影響

氯化氫合成工序生產鹽酸使用的氫氣來自氯氫處理工序的氫氣壓縮機，氯氣來自氯氣液化工序產生的尾氣。觀察發現：氫氣壓力平穩，穩定在100 kPa左右；而2020年有一段時間液化尾氣壓力波動較為頻繁。由于電解槽墊片老化，電解槽單槽頻繁停車維修，開停車過程中產生的不凝氣體進入后續工序，導致氯氣液化器列管出現“氣堵”，液化尾氣壓力出現了不穩定的情況。如果操作人員操作不及時，就會造成氯氫比例失調，導致鹽酸濃度波動。2020年3月15—23日的氯氣液化壓力波動曲線如圖2所示。

圖2 氯氣液化尾氣壓力波動曲線

3.3 分析頻次對鹽酸濃度的影響

海化氯堿分析鹽酸濃度的頻次是：每班分析2次，即每天8次；中控每天分析1次，運行班組根據中控的分析結果調整鹽酸濃度。由于吸收水壓力波動較為頻繁，隨著吸收水量的變化，鹽酸濃度也會發生變化，造成鹽酸濃度不穩定。由于運行和中控崗位對鹽酸濃度的取樣分析頻次較低，當鹽酸濃度波動時，分析數據不能及時指導生產，這也是造成鹽酸濃度合格率偏低的原因。

4 改進措施

4.1 吸收水泵改型

原吸收水泵已使用15年左右，設備運行狀況較差，吸收水波動量大，并且經常自停，造成吸收水斷流，存在較大的安全隱患，已不能滿足生產需求。海化氯堿利用2020年停車大修的機會，對吸收水泵進行了更換。為最大限度地減少對現有工藝的變動，降低改造難度和維修成本，將原離心泵改為磁力泵。更換后，有效控制了吸收水流量，達到穩壓的目的。 吸收水流量波動與鹽酸濃度波動關系如表3所示。由表3可以看出，更換磁力泵后，吸收水流量的波動范圍縮小，相應的鹽酸濃度也不再有較大波動，鹽酸濃度較為穩定。

4.2 增加對鹽酸濃度的分析頻次

只有加大分析頻次，才能及時發現鹽酸濃度的偏差，及時調整吸收水加入量和氯氫配比，保證鹽酸濃度在合格范圍。海化氯堿對內控管理制度進行了修訂，將原現場每班分析2次修改為每小時分析1次；中控崗位由每天分析1次修改為每天分析3次。操作人員根據分析結果，對鹽酸濃度的偏差及時進行調節，確保鹽酸濃度在規定范圍。海化氯堿管理部門又通過制定嚴格的考核措施，確保實施落地。

表3 換泵后吸收水流量波動與鹽酸濃度波動關系

5 效果

經過努力，在主管部門與車間通力協作下，2020年7—11月，鹽酸產品合格率為100%，在產品質量大幅提升的同時，取得了一定的經濟效益。

按照鹽酸質量分數降低1%計算,可節約氫氣123 480 m3/a，純水280 t/a,氯氣392 t/a；磁力泵改造費用為8.8萬元。經計算，扣除改造成本后，第1年即可創造效益29.2萬元。