周 揚，徐欣宇，劉志明，胡海龍

（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司，816000）

高寒地區(qū)氫氣處理及HCl合成工藝優(yōu)化的探討

周 揚，徐欣宇，劉志明，胡海龍

（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司，816000）

通過對高寒地區(qū)12萬t/a KOH BM2.7型離子膜電解裝置的氫氣處理工序及HCl合成工序的改造，提高裝置整體安全性能和氯氣利用率，產(chǎn)品質(zhì)量得到了極大改善。

氫氣；鹽酸；工藝；改造；理論控制

青海鹽湖化工公司地處柴達木盆地腹地，平均海拔2 670 m，該公司為目前世界海拔最高的化工廠，年平均氣溫5.2℃，最低氣溫-29.7℃，最高氣溫有35.5℃，早晚溫差大，對化工生產(chǎn)有很大的影響，很多在中國內(nèi)陸比較成熟的工藝應(yīng)用到這里都有一些新問題出現(xiàn)，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件在逐步試車過程中進行了綜合改造，裝置投入運行后情況較為理想。通過進一步完善新工藝，彌補了其在運行過程中暴露出的不足。

1 氫處理工藝

1.1 原氫氣處理工藝情況

原氫氣處理工藝流程為：來自電解槽的氫氣經(jīng)洗滌后，通過兩端冷卻、水霧捕沫器除去大部分水后經(jīng)氫氣分配臺送HCl合成裝置，見圖1。

1.2 原工藝存在的缺點

（1）氫氣二段冷卻后的原設(shè)計溫度為12～15℃，含水7.48%（wt），這在中國內(nèi)地是比較適宜的控制指標，但在溫度差異較大的高原地區(qū)，由于冬季最低溫度達到-29.7℃，氫氣中水氣容易結(jié)冰，導(dǎo)致采用阿牛巴孔板流量計處易結(jié)冰導(dǎo)致測量不準，導(dǎo)致進氯化氫合成爐H2流量失真，在自動配比調(diào)節(jié)過程中，如果氫氣實際值小于測量值，會導(dǎo)致Cl2過量，游離氯超標。游離氯超標的危害有2點：a.在乙炔法PVC生產(chǎn)中，一般要求HCl含游離氯化學(xué)法未檢出，一旦HCl含游離氯，氯氣與乙炔反應(yīng)生成氯乙炔，氯乙炔迅速發(fā)生加成反應(yīng)生成1，2-二氯乙烷，并聚合，放出大量的熱，帶來嚴重的安全隱患；b.在合成氯化氫生產(chǎn)鹽酸過程中，為了使生產(chǎn)的HCl不含游離氯，要求H2過量（H2∶Cl2=1∶1.05～1∶1.1，體積比），如果H2流量突然失真，H2流量實際值小于測量值，因前段過程H2過量，而H2流量突然失真過程Cl2過量，導(dǎo)則H2和Cl2在氯化氫吸收過程中及尾

氣段的設(shè)備中混合達到爆炸極限而發(fā)生爆炸；

（2）由于溫度低而導(dǎo)致的氫氣中水蒸氣結(jié)晶也會導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)的失靈、管道堵塞，從而使HCl合成系統(tǒng)被迫停車，在運行過程中都有多次出現(xiàn)該現(xiàn)象，整個系統(tǒng)冬季運行及不穩(wěn)定；

（3）調(diào)節(jié)閥、流量計連接管道易于析出水分。一般在設(shè)計中調(diào)節(jié)閥、流量計法蘭尺寸通常小于主管道的尺寸，采用變徑管連接在氣體流向變徑前段（管徑減?。┝魉偻蝗辉龃螅瑝毫υ龃?；而在氣體流向變徑后段（管徑變大）流速突然減小，壓力減小[1]，氣體中的飽和水蒸氣在壓力突然減小時析出，存積在閥門、變徑管流量計最低點，溫度達到結(jié)冰點時自然結(jié)冰堵塞管道，在事故處理中結(jié)冰堵塞的地方基本是在3個地方，而閥門、流量計變徑管等地方的保溫是很難保證的，見圖2。

1.3 改造后工藝情況

圖2 設(shè)計中調(diào)節(jié)閥流量計法蘭尺寸與主管道尺寸

綜合系統(tǒng)存在的幾種缺陷，對氫氣輸送系統(tǒng)進行了相關(guān)改進。在二段氫氣冷卻器和氫氣分配臺后增加列管式氫氣加熱器，將氫氣溫度加熱到70～75℃，壓力為100 kPa后再輸送到HCl合成工序。改進后氫氣處理工藝流程見圖3。

（1）投用氫氣加熱器后的優(yōu)點。a.氫氣管道再未出現(xiàn)結(jié)冰堵管現(xiàn)象；b.氫氣流量計顯示正常；c.HCl合成工序自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)恢復(fù)正常；d.HCl合成裝置運行穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量合格。

圖3 改造后工藝流程圖

（2）改造對原工藝的影響。由于增加了氫氣加熱器，使進合成爐的氫氣溫度由15℃提高到了75℃，

加大了HCl合成爐和成品冷卻器的冷卻負載量，使送往下游的HCl產(chǎn)品溫度略有升高，相對由于氫氣溫度低帶來的生產(chǎn)影響來說是比較小的。本裝置技改后到目前已經(jīng)運行25個月，運行效果良好，對下游影響較小。

2 HCl合成工藝

2.1 原工藝狀況

氯化氫合成吸收系統(tǒng)原設(shè)計AB 2套共用一個分配臺，將氯化氫氣體分配后分別進入或同時進入降膜吸收器A/B進行吸收制酸。在一套爐子正常生產(chǎn)，要點另外一臺爐子時，分配臺管線存在交叉情況，即已正常生產(chǎn)的一套系統(tǒng)內(nèi)始終要保持氫過量，而要點的第二臺爐子在點火過程中是空氣過量的，這樣便在分配臺及后系統(tǒng)管道內(nèi)形成混合性爆炸氣體，存在事故隱患。共用的分配臺對單臺合成爐的生產(chǎn)無影響，但對第二臺爐子系統(tǒng)無法完成徹底的置換，開車時極易形成混合爆炸氣體，因此之前一直使用1臺合成爐生產(chǎn)，制約了氯堿系統(tǒng)提負荷生產(chǎn)計劃。

2.2 改造后工藝狀況

本次改造取消合成爐氯化氫分配臺，開2臺合成爐的情況下，合成爐與降膜吸收裝置一一對應(yīng)，并且在進降膜吸收器AB手動閥前增加DN250的聯(lián)通管線，自氯化氫冷卻器A的氯化氫氣體管線與降膜吸收器相連，氯化氫冷卻器B的氯化氫氣體管線與降膜吸收器相連，在這2條管線上分別安裝1臺壓力調(diào)節(jié)閥，氯化氫冷卻器A的氯化氫氣體管線與事故吸收塔相連，氯化氫冷卻器B的氯化氫氣體管線與事故吸收塔相連，在這2條管線上分別安裝1臺切斷閥，既可以杜絕合成爐與降膜吸收器交叉使用，也能保證2臺合成爐正常點火。

3 氯化氫合成控制理論的探討與應(yīng)用

在開車過程中，為了減輕液氯工序及鹽酸工序壓力，氯化氫純度需盡快提高至95%以上。在以往生產(chǎn)中，往往是通過分析氯化氫純度，從而通過氯、氫比例調(diào)節(jié)氯化氫純度。在實際中，因下游工序嚴格要求氯化氫中含游離氯為未檢出，為了保證下游工序正常生產(chǎn)，氯化氫中控員調(diào)整純度時，往往調(diào)節(jié)速度很慢，給液氯工序和鹽酸工序造成了很大壓力。

在合成工序開車時，通過理論氯氣、氫氣量與合成爐氯、氫流量計數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)氫氣流量計相對準確，而氯氣流量計則與理論值相差較大，但成比例線性關(guān)系。如何在實際生產(chǎn)中，通過氯、氫流量計顯示數(shù)值，來自動或手動控制氯化氫純度，且以最短時間達到所要求氯化氫純度。

3.1 理論基礎(chǔ)

（1）反應(yīng)方程式：Cl2+H2+H’2→2HCl+H’2

式中：Cl2和H2分別指參與反應(yīng)的氯氣和氫氣；H’2是指過量的氫氣；HCl是指生成的氯化氫。

（2）根據(jù)反應(yīng)方程式可知

此處氯氣和氫氣的純度均視為100%，其他雜質(zhì)忽略。

（3）假定氫氣流量計準確無誤，即LH2=FH2而LH2

式中：LH2

LCl2分別指氫氣流量計和氯氣流量計讀數(shù)；K是指氫氣流量計讀數(shù)與氯氣流量計讀數(shù)的比例系數(shù)；R是指氯氣流量計讀數(shù)與實際流量的矯正系數(shù)。

3.2 公式推算

（1）氯化氫純度與比例系數(shù)之間的關(guān)系。

（2）氯化氫純度與流量計之間的關(guān)系

（3）當(dāng)已知比例系數(shù)為K1時，氯化氫純度為C1，

中國對多種石化產(chǎn)品的反傾銷措施2015年將到期

商務(wù)部日前發(fā)布2015年反傾銷、反補貼措施到期情況的公告。公告顯示，中國此前對進口苯酚、錦綸6切片、對苯二甲酸、乙醇胺、甲醇等實施的反傾銷措施將在2015年內(nèi)到期。

中國對自美國、日本、韓國、中國臺灣地區(qū)進口的苯酚實施的反傾銷措施將于2015年1月30日到期；對自美國、歐盟、俄羅斯、中國臺灣地區(qū)進口的錦綸6切片的反傾銷措施將于4月21日到期；對自韓國、泰國進口的對苯二甲酸實施的反傾銷措施將于8月11日到期；對自印度尼西亞、泰國進口的核苷酸類食品添加劑實施的反傾銷措施將于9月23日到期；對自日本、美國、德國、伊朗、馬來西亞、墨西哥、中國臺灣地區(qū)進口的乙醇胺（單乙醇胺MEA、二乙醇胺DEA）實施的反傾銷措施將于11月13日到期；對自印度尼西亞、馬來西亞、新西蘭、沙特阿拉伯進口的甲醇實施的反傾銷措施將于12月23日到期。根據(jù)中國反傾銷條例有關(guān)規(guī)定，反傾銷、反補貼稅的征收期限和價格承諾的履行期限不超過5年；但是，經(jīng)復(fù)審確定終止征收反傾銷、反補貼稅有可能導(dǎo)致傾銷和損害的繼續(xù)或者再度發(fā)生的，征收期限可以適當(dāng)延長。商務(wù)部提醒，在上述公告反傾銷措施到期日60天前，相關(guān)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)或代表國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的自然人、法人或有關(guān)組織如認為終止該措施有可能導(dǎo)致傾銷和損害再度發(fā)生的，可以書面形式向商務(wù)部提出期終復(fù)審申請。

若要調(diào)整氯化氫的純度為C2

K2=（2-C2）C1K1/（2-C1）C2。

（4）當(dāng)氫氣流量控制閥和氯氣流量控制閥為手動時，氯氣流量計讀數(shù)為L1，氯化氫純度為C1，若要調(diào)整氯化氫的純度為C2，則：

故：L2=C2L1（2-C1）/C1（2-C2）。

（5）在正常生產(chǎn)調(diào)節(jié)中，如氯氣、氫氣全總采用自動系統(tǒng)控制，氫氣流量控制由氫氣自控閥01FCV08201A開度來控制，保證氫氣完全燃燒。氯氣流量則通過比例系數(shù)，自動生成氯氣流量數(shù)值，再通過氯氣自控閥01FCV08101A開度來控制.由于在冬季生產(chǎn)中，當(dāng)?shù)貧鉁剌^低，氫氣中含水冷凝會造成氫氣流量計波動，從而造成氯氣流量波動，從而導(dǎo)致氯化氫純度波動，易產(chǎn)生游離氯。在冬季實際生產(chǎn)中，一般采用手動生產(chǎn)，通過手動控制氫氣自控閥01FCV08201A開度，調(diào)節(jié)至氫氣完全燃燒，再調(diào)節(jié)氯氣自控閥01FCV08101A開度控制氯氣流量，通過分析數(shù)值來控制氯化氫純度見圖4。

圖4 自控系統(tǒng)流程圖

（6）通過氯化氫純度理論工式，只需分析開車時氯化氫純度，再按其理論計算，可以一次性調(diào)節(jié)至所需氯化氫純度，大大降低了勞動強度，省時省力。與在以往中，一般都是通過分析人員分析所得數(shù)據(jù)，再來慢慢調(diào)節(jié)純度，一般需調(diào)節(jié)四五次。通過檢驗按上述理論只需調(diào)整一次后分析純度都在所需控制范圍，大大降低了鹽酸吸收和液氯工序負荷，也提高了氯氣利用效率。

4 結(jié)語

該次改造中，將理論知識應(yīng)用于生產(chǎn)控制調(diào)節(jié)，結(jié)合了一些氯堿企業(yè)的優(yōu)點，同時，根據(jù)本企業(yè)的實際狀況，將理論知識應(yīng)用于生產(chǎn)控制調(diào)節(jié)，通過技改優(yōu)化工藝設(shè)計。從近一年來的運行結(jié)果來看，該工藝在質(zhì)量、安全、環(huán)保、經(jīng)濟效益和社會效益等方面都取得了較好的效果。

［1］歐陽鐘燦．管道阻力對調(diào)節(jié)閥工作的影響［J］．化工自動化及儀表，1977，05（05），43－45．

［2］林國忠．氯化氫合成條件的探討［J］．氯堿工業(yè)，1982，02（2）；40－44．

High altitude hydrogen treatment and HCl synthesis process optimization

ZHOU Yang，XU Xin-yu，LIU Zhi-ming，HU Hai-long
（Qinghai salt lake industry Co.，Ltd.，golmud 816000，China）

Modifying the process from hydrogen treatment to HCl synthesis of 120 t/a KOH UHDE-NORA BM2.7 ionic membrane electrolyzing plant of Qinghai salt lake chemical company.The safety of all plant，the use of Cl2and the product quality has been improved greatly after the technical improvement.

hydrogen；hydrochloric acid；process；modification；theory control

TQ124.2

B

1009－1785（2015）01-0015-04

2014-05-26