河北元澤科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱“河北元澤科技”)3套離子膜電解裝置4條生產(chǎn)線的燒堿生產(chǎn)能力共為54萬(wàn)t/a，3套電解裝置原始設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)配套互為獨(dú)立的次氯酸鈉裝置各l套，共3套次氯酸鈉裝置。開(kāi)車(chē)以來(lái)，河北元澤科技針對(duì)次氯酸鈉裝置運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了技術(shù)改造，使裝置的設(shè)計(jì)更加合理，運(yùn)行更加平穩(wěn)。

1 各套次氯酸鈉裝置原始設(shè)計(jì)情況

1.1 工藝概況

3套次氯酸鈉裝置原始設(shè)計(jì)均采用兩塔工藝。1號(hào)裝置設(shè)計(jì)有2個(gè)堿液循環(huán)槽、3臺(tái)堿液循環(huán)泵、2臺(tái)鈦列管換熱器、2臺(tái)氯氣吸收塔、2臺(tái)鈦風(fēng)機(jī)、1臺(tái)成品次氯酸鈉泵，配套設(shè)計(jì)有堿液高位槽。2號(hào)裝置設(shè)計(jì)有2個(gè)堿液循環(huán)槽、2個(gè)堿液配制槽、4臺(tái)堿液循環(huán)泵、2臺(tái)鈦材質(zhì)板式換熱器、2臺(tái)氯氣吸收塔、2臺(tái)鈦風(fēng)機(jī)，頭塔對(duì)應(yīng)的堿液循環(huán)泵作為成品次氯酸鈉泵使用。3號(hào)裝置設(shè)計(jì)有4個(gè)堿液循環(huán)槽、4臺(tái)堿液循環(huán)泵、1臺(tái)成品次氯酸鈉泵、2臺(tái)鈦列管換熱器、2臺(tái)氯氣吸收塔、2臺(tái)鈦風(fēng)機(jī)，配套設(shè)計(jì)有堿液高位槽。堿液循環(huán)槽及堿液高位槽配制反應(yīng)液的管線上設(shè)計(jì)有靜態(tài)混合器，便于堿液和水同時(shí)打開(kāi)閥門(mén)配制反應(yīng)液時(shí)混合均勻。

1.2 保安電源原始設(shè)置

初始設(shè)計(jì)時(shí)，各套次氯酸鈉裝置的所有堿液循環(huán)泵、鈦風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)都安裝了保安電源，確保裝置出現(xiàn)動(dòng)力電跳閘等緊急情況時(shí)，次氯酸鈉裝置能在短時(shí)間內(nèi)迅速正常啟動(dòng)，處理事故氯氣，從而避免發(fā)生氯氣泄漏事故。

2 各套裝置工藝的完善

2.1 高位槽

當(dāng)動(dòng)力電跳閘時(shí)，從保安電源送電開(kāi)始，至崗位人員將堿液循環(huán)泵和鈦風(fēng)機(jī)啟動(dòng)前的這段時(shí)間，次氯酸鈉裝置氯氣吸收塔的堿液噴淋中斷，極有可能造成裝置跳閘后氯氣管線內(nèi)積聚的氯氣泄漏。因此，河北元澤科技在2號(hào)裝置增設(shè)了堿液高位槽，相應(yīng)增加了下液氣動(dòng)閥，并與堿液循環(huán)泵的運(yùn)行信號(hào)設(shè)置了連鎖，確保堿液循環(huán)泵跳閘時(shí)，高位槽的堿液立即噴淋吸收氯氣。

2.2 儀表采樣點(diǎn)

原始設(shè)計(jì)時(shí)，3號(hào)次氯酸鈉裝置的反應(yīng)溫度遠(yuǎn)傳采樣點(diǎn)位于列管換熱器進(jìn)口，由于檢測(cè)的是堿液循環(huán)槽及堿液配制槽內(nèi)混合液體出堿液循環(huán)泵后的溫度，無(wú)法直觀體現(xiàn)次氯酸鈉反應(yīng)過(guò)程中的溫度，存在一定滯后。河北元澤科技將儀表遠(yuǎn)傳溫度取樣點(diǎn)改至氯氣吸收塔下液管線上，這樣就能實(shí)時(shí)監(jiān)控次氯酸鈉反應(yīng)溫度變化趨勢(shì)。

2.3 氯氣大平衡

在氯化氫合成中，為防止過(guò)氯，工藝要求氫氣與氯氣的體積比為1.05:1，因此電解裝置產(chǎn)生的氯氣剩余。過(guò)量的氯氣須通過(guò)液氯裝置、次氯酸鈉裝置、天然氣制氫裝置等進(jìn)行統(tǒng)籌平衡。根據(jù)裝置滿負(fù)荷時(shí)的氫氣缺口量，可以相應(yīng)配套天然氣制氫裝置，解決氯氣平衡問(wèn)題，降低次氯酸鈉裝置被動(dòng)大量生產(chǎn)的可能性。

3 運(yùn)行中存在的問(wèn)題及解決措施

3.1 生產(chǎn)高氯次氯酸鈉對(duì)裝置的影響

各套次氯酸鈉裝置原始設(shè)計(jì)均為生產(chǎn)低氯次氯酸鈉，但隨著市場(chǎng)需求的變化，高氯次氯酸鈉成為各套次氯酸鈉裝置生產(chǎn)的主要產(chǎn)品。有效氯含量的上升，對(duì)裝置也產(chǎn)生了相應(yīng)影響。表1為高氯次氯酸鈉與低氯次氯酸鈉的含量對(duì)比。

3.1.1 氯化鈉析出對(duì)裝置運(yùn)行的影響

堿液吸收氯氣生產(chǎn)次氯酸鈉的副產(chǎn)物之一是氯化鈉，次氯酸鈉的有效氯含量越高，氯化鈉含量也越高。氯化鈉含量的累加會(huì)造成堿液循環(huán)槽底部大量氯化鈉顆粒沉積，鹽顆粒隨著堿液循環(huán)泵進(jìn)入換熱器、氯氣吸收塔，造成板式換熱器堵塞、塔內(nèi)填料結(jié)鹽，影響換熱效果及堿液噴淋效果。結(jié)鹽嚴(yán)重時(shí)，可采取的臨時(shí)措施是：用水清洗次氯酸鈉裝置的設(shè)備、管線后，把水排盡，再投入生產(chǎn)。由于列管換熱器列管的內(nèi)徑大于板式換熱器板片間距離，受鹽結(jié)晶顆粒的影響較小，河北元澤科技計(jì)劃將2次氯酸鈉裝置氯氣吸收塔頭塔對(duì)應(yīng)的板式換熱器更換為鈦列管換熱器。經(jīng)過(guò)測(cè)算，增大了換熱面積，在解決結(jié)鹽堵塞換熱器問(wèn)題的同時(shí)，也為3電解裝置送來(lái)的氯氣的反應(yīng)吸收提供足夠的冷量。

3.1.2 高氯次氯酸鈉對(duì)氯氣吸收塔的腐蝕

設(shè)計(jì)氯氣吸收塔時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)次氯酸鈉的有效氯含量不同，塔體強(qiáng)度有所不同。按照低氯次氯酸鈉的要求設(shè)計(jì)施工的氯氣吸收塔，無(wú)法抵御高氯次氯酸鈉長(zhǎng)時(shí)間的腐蝕。因此，河北元澤科技對(duì)氯氣吸收塔頭塔下半部分塔體進(jìn)行了局部更換加強(qiáng)，從而達(dá)到高氯次氯酸鈉對(duì)設(shè)備材質(zhì)和強(qiáng)度的要求。

3.2 堿液循環(huán)槽配制反應(yīng)液時(shí)堿液溫度對(duì)裝置的影響

次氯酸鈉在38℃時(shí)會(huì)發(fā)生熱分解。次氯酸鈉反應(yīng)至成品送往液體產(chǎn)品發(fā)貨區(qū)時(shí)，堿液循環(huán)槽底部的液體不可能完全抽出，當(dāng)次氯酸鈉泵出現(xiàn)不上液的跡象時(shí)必須停止輸送。為了避免因堿液循環(huán)槽配制反應(yīng)液時(shí)的堿液溫度過(guò)高造成其底部殘留的次氯酸鈉熱分解，理論上須用冷卻后的堿液配制反應(yīng)液。但實(shí)際生產(chǎn)中考慮到離子膜電解裝置生產(chǎn)的堿液送到燒堿車(chē)間要進(jìn)一步生產(chǎn)固堿，所以成品堿液是不通過(guò)換熱器降溫冷卻的。堿液即使從電解裝置送往燒堿車(chē)間再送至次氯酸鈉裝置，其溫度也高于熱分解溫度。若按照常規(guī)的配制反應(yīng)液操作，即先向堿液循環(huán)槽中加入一定液位的堿液，再按比例加入一定液位的水，則存在次氯酸鈉分解的風(fēng)險(xiǎn)；在堿液循環(huán)槽配制反應(yīng)液管線上安裝靜態(tài)混合器，將堿液和水同時(shí)送至堿液循環(huán)槽，同時(shí)計(jì)量流量時(shí)，出現(xiàn)的偏差可能較大。

因此，配制反應(yīng)液時(shí)較可靠的方式是：先加入一定的水，再按比例加入堿液。堿液的密度大于水，因此會(huì)逐漸與水混合。當(dāng)頭塔正在反應(yīng)吸收，尾塔對(duì)應(yīng)的堿液循環(huán)槽配制反應(yīng)液時(shí)，可以直接啟動(dòng)系統(tǒng)循環(huán)，使堿液和水充分混合，并通過(guò)換熱器控制系統(tǒng)溫度。當(dāng)頭塔對(duì)應(yīng)的堿液循環(huán)槽配制反應(yīng)液時(shí)，須放置一定時(shí)間，待堿液在重力作用下與水進(jìn)行了一定程度的混合后，再啟動(dòng)系統(tǒng)循環(huán)，否則有可能因?yàn)檫M(jìn)入氯氣吸收塔的噴淋液體含堿量不足而發(fā)生氯氣泄漏事故。

3.3 液位控制

3.3.1 堿液高位槽的液位控制

堿液高位槽在動(dòng)力電跳閘或堿液循環(huán)泵跳停時(shí)及時(shí)向氯氣吸收塔噴淋堿液，從而確保系統(tǒng)中的氯氣能被及時(shí)吸收，避免氯氣泄漏事故的發(fā)生。堿液高位槽須按照設(shè)計(jì)要求隨時(shí)保持高液位，且正常生產(chǎn)過(guò)程中，下液管線上的氣動(dòng)閥處于連鎖掛接狀態(tài)，手動(dòng)閥處于打開(kāi)狀態(tài)，以確保隨時(shí)備用。在動(dòng)力電跳閘、高位槽堿液液位下降后，要在供電正常后及時(shí)補(bǔ)充堿液。停車(chē)大檢修期間，如果因儀表氣壓力過(guò)低，下液氣動(dòng)閥(設(shè)置屬性為氣關(guān)閥)失壓打開(kāi)，也會(huì)造成高位槽堿液液位下降。因此在大檢修期間，公用工程按計(jì)劃停儀表氣之前，須確認(rèn)堿液高位槽下液管線上的手動(dòng)閥閥位為全關(guān)狀態(tài)。大檢修完成后，要認(rèn)真檢查堿液高位槽管線閥門(mén)，確認(rèn)儀表氣、堿液循環(huán)泵和鈦風(fēng)機(jī)啟動(dòng)正常后，將高位槽下液氣動(dòng)閥投入連鎖狀態(tài)，并確保手動(dòng)閥打開(kāi)。

3.3.2 堿液循環(huán)槽液位的控制

堿液吸收氯氣生產(chǎn)次氯酸鈉的副產(chǎn)物之一是水，在反應(yīng)過(guò)程中堿液循環(huán)槽液位會(huì)上升；高位槽堿液噴淋也會(huì)造成堿液循環(huán)槽液位上升。因此，在堿液循環(huán)槽配制反應(yīng)液時(shí)，必須將反應(yīng)至結(jié)束時(shí)液位上升量和高位槽在異常狀態(tài)時(shí)噴淋的堿液考慮在內(nèi)，否則將有可能導(dǎo)致堿液循環(huán)槽溢流事件的發(fā)生。

3.3.3 堿液循環(huán)槽切換對(duì)氯氣吸收塔液位的影響

在次氯酸鈉生產(chǎn)裝置中，如果每臺(tái)氯氣吸收塔對(duì)應(yīng)2個(gè)次氯酸鈉堿液循環(huán)槽，當(dāng)堿液循環(huán)槽的次氯酸鈉反應(yīng)到產(chǎn)出成品須切換至另一個(gè)堿液循環(huán)槽時(shí)，要在確認(rèn)閥門(mén)刻度盤(pán)顯示開(kāi)度的同時(shí)，關(guān)注氯氣吸收塔液位計(jì)的顯示值變化情況，以避免因閥門(mén)故障或操作失誤，導(dǎo)致氯氣吸收塔液位異常上升或循環(huán)槽中的液體被送入另一個(gè)堿液循環(huán)槽的情況。這種液位的異常變化引發(fā)的后果將是次氯酸鈉配比不合格，尤其是堿液循環(huán)槽的成品次氯酸鈉在液位已經(jīng)很高的情況下，如果再摻混入新配制的堿液，將導(dǎo)致次氯酸鈉無(wú)法送往液體產(chǎn)品發(fā)貨區(qū)，而要繼續(xù)反應(yīng)，造成較大麻煩。

3.4 廢氯管線積液的影響

從氯化氫合成裝置送至次氯酸鈉裝置的氯氣是經(jīng)過(guò)干燥處理的，但從電解裝置送往次氯酸鈉裝置的氯氣是濕氯氣，在運(yùn)行過(guò)程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)氯水冷凝后積聚在廢氯管線中的問(wèn)題。冷凝氯水的增多，使走氯氣的空間變小，相當(dāng)于氯氣管線的管徑變細(xì)，從而間接導(dǎo)致次氯酸鈉裝置鈦風(fēng)機(jī)的負(fù)壓受到影響。次氯酸鈉裝置氯氣吸收塔進(jìn)口的負(fù)壓控制在-2kPa。當(dāng)管線內(nèi)積聚大量氯水時(shí)，有可能造成管線內(nèi)沒(méi)有負(fù)壓，若管線密封不嚴(yán)，則會(huì)發(fā)生氯氣泄漏事故。針對(duì)上述情況，須在送往次氯酸鈉裝置的濕氯氣管線上設(shè)置導(dǎo)淋閥，將冷凝的氯水最終回收至淡鹽水脫氯裝置，從而確保次氯酸鈉系統(tǒng)鈦風(fēng)機(jī)運(yùn)行壓力穩(wěn)定。

3.5 廠房?jī)?nèi)廢液的回收

次氯酸鈉裝置在運(yùn)行過(guò)程中，可以采用在線分析儀檢測(cè)有效氯含量變化情況，也可以采用pH試紙?jiān)诖温人徕c泵取樣口處手動(dòng)測(cè)試，監(jiān)控試紙顏色變化趨勢(shì)來(lái)判斷堿液中含堿量；同時(shí)，質(zhì)檢分析人員可以用取樣瓶取樣后，手工分析有效氯及游離堿的含量。次氯酸鈉泵取樣口旁設(shè)置有取樣桶來(lái)收集取樣過(guò)程中流出的次氯酸鈉堿液，在氯氫處理工序填料干燥塔和泡罩干燥塔的硫酸泵取樣時(shí)，流出的硫酸相應(yīng)用硫酸泵旁的取樣桶來(lái)收集。由于取樣桶內(nèi)的硫酸和次氯酸鈉堿液混合后會(huì)反應(yīng)生成氯氣，造成環(huán)境污染、人員傷害及設(shè)備儀表管線腐蝕，因此取樣桶內(nèi)的液體須分別進(jìn)行回收，嚴(yán)禁直接倒人地溝。

按照酸堿特性，可以將取樣桶中的硫酸和次氯酸鈉堿液分別回收至樹(shù)脂塔再生酸性廢水和堿性廢水中，最終經(jīng)脫氯裝置處理后回收至一次鹽水裝置，從而實(shí)現(xiàn)零排放。

4 結(jié)語(yǔ)

次氯酸鈉裝置作為生產(chǎn)裝置，同時(shí)也是環(huán)保裝置，它的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于氯堿企業(yè)具有重要作用。河北元澤科技結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際對(duì)各套次氯酸鈉裝置進(jìn)行了改造完善，使裝置運(yùn)行更趨于穩(wěn)定可靠。

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