尹 睿

（陜西金泰氯堿化工有限公司，陜西 榆林 718100）

1 產(chǎn)生廢氯的途徑

某企業(yè)燒堿設計生產(chǎn)能力為10萬t/a，共有6臺離子膜電解槽，單臺生產(chǎn)能力為1.67萬t/a（按8000 h/a計），產(chǎn)氯量為1.48萬t/a，氯氣經(jīng)處理后，大部分在氯化氫合成工序合成氯化氫作為生產(chǎn)PVC的原料，其余通過液氯包裝來平衡。

廢氯氣處理裝置所處理的廢氯氣來有以下方面。

（1）電解工序，包括電解槽開車階段產(chǎn)生的低純度氯氣；停車后系統(tǒng)內(nèi)置換氯氣；電解脫氯單元產(chǎn)生的不合格氯氣；槽頭泄壓閥、高低壓水封、電解各儀表監(jiān)測點排放至D280的氯氣以及事故狀態(tài)下產(chǎn)生的廢氯。

（2）液氯工序的原氯分配臺、進液化器原氯抽空管、納西姆機組泄壓；液氯貯槽安全閥、液化器安全閥泄壓；貯槽平衡管、貯槽排污罐、貯槽、機組檢修時排放的廢氯氣。

（3）鹽酸工序開、停車時泄壓氯氣；尾氯緩沖罐安全閥泄壓、事故泄壓。

（4）液氯包裝工序的包裝臺、鋼瓶取樣分析；包裝管、換瓶閥泄漏；事故排放、檢修時放出的廢氯氣。

（5）氯氫處理工序開、停車，氯壓機檢修，事故泄壓。

2 原廢氯氣處理工藝流程及存在問題

原廢氯氣處理工藝流程示意圖見圖1。

廢氯氣處理工藝為“雙塔四槽”流程，2個填料吸收塔串聯(lián)，第1塔規(guī)格為?2 000 m×10 999 mm，設計壓力為微負壓，設計溫度90℃，配備兩個69 m3循環(huán)槽。第二塔規(guī)格為?1 200 mm×10 670 mm，設計壓力為微負壓，設計溫度為60℃，配備2個69 m3配堿槽。2個塔塔體材質均為PVC/FRP，填料分2段，采用PVC矩鞍環(huán)+CPVC鮑爾環(huán)，在塔內(nèi)不規(guī)則堆放。裝置設計能力為處理滿負荷生產(chǎn)時15min的氯氣量。

來自各工序的廢氯氣進入吸收塔的下部，與吸收液進行逆流循環(huán)吸收，直到循環(huán)液中的氧化－還原電位接近580即有效氯含量≥10%，堿含量≤1.0%時，切換到另一臺循環(huán)槽吸收。有效氯≥10%的循環(huán)液送至次氯酸鈉成品槽外銷，再將配堿循環(huán)槽的吸收液送至循環(huán)槽，向配堿循環(huán)槽中加入電解工序來的32%堿液，并加水配制成16.36%的堿液，準備下一次切換使用。從吸收塔頂部出來的未反應完的含氯尾氣再進入尾氣塔下部，與預先配置好的堿液再次逆流循環(huán)吸收，進一步除去其中的氯，達到環(huán)保排放標準的尾氣經(jīng)風機排入大氣中。為了保證廢氯氣管線有足夠和穩(wěn)定的負壓[-1.5（±0.3）kPa]，在風機入口處設置自動調(diào)節(jié)閥通過控制空氣進入量來維持。吸收液循環(huán)泵、堿液循環(huán)泵、風機均配有事故電源，由外電網(wǎng)供電。

該裝置自開車運行以來，主要存在以下問題。

（1）吸收液溫度偏高，影響吸收效果。該裝置采用燒堿吸收法處理氯氣并生產(chǎn)次氯酸鈉成品。此反應為放熱反應，所以必須及時移走反應熱，否則會使吸收液溫度上升，當吸收液溫度高于40℃時，容易發(fā)生如下副反應：3NaClO→NaClO3+2NaCl。要抑制副反應的發(fā)生，吸收液溫度不能過高。而現(xiàn)工藝吸收液換熱器所用的冷卻水為循環(huán)水，夏季氣溫最高時水溫可達28℃左右，起不到很好的換熱效果。當系統(tǒng)開﹑停車或各種事故狀態(tài)下需處理的氯氣量較大時，換熱器無法及時移走反應熱，使副反應發(fā)生，造成吸收液起沫，導致吸收塔下液不暢而淹塔，氯氣外逸。吸收液溫度過高，還會降低設備的使用壽命，同時，循環(huán)水的水質較臟，長時間運行容易在板式換熱器內(nèi)部形成垢層，嚴重影響換熱效果。

（2）能耗浪費。當正常生產(chǎn)時，只有氯氣液化和包裝崗位向廢氯氣處理裝置間歇地排放少量的廢氯氣，吸收塔循環(huán)吸收可保證尾氣達標排放。而原設計吸收塔、尾氣塔循環(huán)吸收系統(tǒng)平時同時連續(xù)運行24h，導致尾氣吸收塔無作用運行，白白消耗動力。

（3）企業(yè)所在地電網(wǎng)比較薄弱，遇到極端天氣，容易造成全廠生產(chǎn)電源與事故電源同時失電。當遇到雙電源同時失電時，廢氯氣處理裝置的吸收液循環(huán)泵、堿液循環(huán)泵、風機都無法啟動，裝置起不到作用，各崗位只能將去廢氯氣處理裝置的閥門關閉以防止氯氣泄漏，但部分閥門內(nèi)漏，仍有少量氯氣外泄。

（4）快速安全地吸收廢氯氣，必須保證吸收塔有足夠和穩(wěn)定的負壓?，F(xiàn)工藝在風機入口處設置自動調(diào)節(jié)閥和手動旁路閥，平時手動旁路閥開1/3，自動調(diào)節(jié)閥通過廢氯氣總管的壓力信號控制空氣進人量來維持一定的負壓。當自動調(diào)節(jié)閥故障時，由人工調(diào)節(jié)手動旁路閥來保證吸收塔的負壓。而當外界環(huán)境溫度變化較大或有大量廢氯氣進入吸收塔時，自動調(diào)節(jié)閥往往不能及時動作，容易使塔內(nèi)正壓導致氯氣外泄。

3 優(yōu)化后的工藝流程及性能

優(yōu)化后的工藝流程如圖2所示。

與優(yōu)化前相比，優(yōu)化后主要有以下的改進。

（1）將吸收堿液換熱器所用的冷卻水由循環(huán)水更改為冷凍站來的10℃水。換熱器離10℃水管線很近，改造方便且費用較低。10℃水溫度平時控制為9～11℃，在夏季外界氣溫高或系統(tǒng)開﹑停車需處理大量氯氣時，可及時有效地移走反應熱，將吸收堿液溫度控制在理想值，很好地平衡2個塔的溫度，延長設備的使用壽命。10℃水為純水，較循環(huán)水水質好，不易結垢。

（2）在吸收塔頂部氣體出口管線上設置1個氯氣濃度檢測儀，將此信號送至DCS控制系統(tǒng)。在事故狀態(tài)下，若吸收塔不能完全吸收廢氯氣，在其出口管線上的氯氣濃度檢測儀將報警信號送至DCS控制系統(tǒng)，連鎖啟動堿液循環(huán)泵，將尾氣塔投入運行，在正常生產(chǎn)時尾氣吸收塔不投入運行。尾氣吸收塔堿液循環(huán)泵的功率為18 kW，按1年運行8 000 h計算，電價0.5元／kW·h計算 ，可節(jié)約電費 18×8 000×0.5=72 000（元）。

（3）在2個塔之間，增設堿液高位槽。當2個吸收系統(tǒng)的堿液循環(huán)泵停電或故障全部無法啟動時，可以通過DCS控制系統(tǒng)連鎖打開堿液高位槽去2個塔的自動閥，堿液靠位差從塔頂流入塔內(nèi)吸收氯氣，可有效地解決循環(huán)泵故障或系統(tǒng)停電時堿液噴淋吸收的問題。堿液高位槽貯堿液量是按一次故障所需處理的氯氣總量而定，其處理量一般以5～10 min內(nèi)電解槽產(chǎn)氯氣總量為基準。經(jīng)計算，選用4.0 m3左右的堿液高位槽較為合適。平時應注意高位槽的液位，定期啟用堿液高位槽，確保放堿閥操作自如。

（4）2臺風機加裝與風機額定功率相適配的變頻調(diào)速裝置。安裝后，系統(tǒng)通過檢測吸收塔負壓，經(jīng)變送器轉化為4～20 mA的標準信號，送至智能數(shù)字調(diào)節(jié)器與設定的吸收塔負壓指標進行比較，運算，并按照設定的調(diào)節(jié)方式輸出調(diào)節(jié)信號，控制風機轉速而達到負壓的穩(wěn)定。變頻器代替了調(diào)節(jié)閥，減少了儀表控制帶來的滯后現(xiàn)象，使系統(tǒng)控制精度提高，壓力穩(wěn)定，解決了由于調(diào)節(jié)閥故障高給生產(chǎn)帶來的影響。另外，變頻器還能大大改善電機啟動性能，實現(xiàn)軟啟動，減輕對電網(wǎng)的沖擊，減少電機振動，降低機泵磨損和電機溫升，設備維護周期延長。運行結果表明，變頻器運行可靠，自動化程度高，節(jié)能效果顯著，按年運行8 000 h，電價0.5元/kW·h計算，風機1年節(jié)約電費為節(jié)電率×電動機工頻功率×工作時間×電價=60%×15×8 000×0.5=36 000（元），而變頻器改造費用僅為4萬元左右，只需一年左右，就可收回投資。

4 結語

合理的工藝設計和設備選型，使廢氯氣處理裝置在緊急狀態(tài)下，能最大限度地吸收處理氯氣。在生產(chǎn)運行過程中，加強事故氯處理系統(tǒng)的日常操作和設備維護也十分重要。通過上述改進，廢氯氣處理裝置能夠更有效地運行，為緊急情況下處理大量的外逸氯氣提供了保證，保證了職工和廠區(qū)周圍群眾的生命安全，保護了環(huán)境，使企業(yè)取得很好的社會效益和環(huán)保效益。