于雙波

摘 要：通常情況下，高純鹽酸在離子膜燒堿電解陽(yáng)極液中對(duì)pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，也能夠在樹脂塔的再生和醫(yī)藥等高純產(chǎn)品的生產(chǎn)中使用。高純鹽酸的使用過程對(duì)游離氯的含量有非常嚴(yán)格的要求，特別是在離子膜制堿工藝中，如果高純鹽酸的游離氯含量過高，通常超過20 mg/L都會(huì)對(duì)高純鹽酸的使用造成影響。因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)高純鹽酸中游離氯含量的控制。本文對(duì)于高純鹽酸使用中游離氯超標(biāo)的危害進(jìn)行分析，對(duì)其原因進(jìn)行探究，提出幾點(diǎn)有效降低游離氯含量的措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：高純鹽酸；游離氯含量；危害；控制措施

在精細(xì)化工、食品工業(yè)以及離子膜燒堿等工業(yè)生產(chǎn)的過程中，高純鹽酸被廣泛地使用。在高純鹽酸中存在著一定的游離狀態(tài)的游離氯，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)有著較大的影響。在生產(chǎn)的過程中，高純鹽酸游離氯的含量應(yīng)當(dāng)控制在一定的范圍內(nèi)，如果出現(xiàn)游離氯超標(biāo)的情況，就會(huì)對(duì)螯合樹脂產(chǎn)生一定的氧化降解作用，造成樹脂強(qiáng)度降低，影響離子交換的能力。同時(shí)會(huì)造成部分設(shè)備的老化，縮減其使用的壽命。因此，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格地控制高純鹽酸中的游離氯。

1 高純鹽酸的生產(chǎn)工藝分析

鹽酸屬于一種無色透明的液體。工業(yè)鹽酸中含有一定的鐵和氯等雜質(zhì)所以呈現(xiàn)黃色。在工業(yè)鹽酸生產(chǎn)的過程中，主要采取的是燃燒法，氯氣和氫氣在合成爐進(jìn)行燃燒，生成相應(yīng)的氯化氫氣體，該氣體在水中進(jìn)行融合之后形成氯化氫水溶液，就是成品鹽酸。在生產(chǎn)的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的反應(yīng)熱和溶解熱，冷卻水能夠很好地解決。在鹽酸生產(chǎn)的過程中，為了能夠促使氯氣能夠充分燃燒，減少成品鹽酸中的游離氯的含量，在合成爐燃燒之前，需要對(duì)氯氫的比例進(jìn)行控制。一般來說，正常的燃燒，火焰的顏色是青白色，通過對(duì)火焰進(jìn)行觀察，對(duì)氯氣的流量進(jìn)行判斷和調(diào)節(jié)。如果出現(xiàn)火焰發(fā)紅或者發(fā)黃的情況，說明氯氣過量：如果火焰的顏色發(fā)白，并且伴有煙霧，說明氫氣過量。普通的工業(yè)鹽酸采用的是普通工業(yè)用水，對(duì)合成爐的要求較低，成品鹽酸的雜質(zhì)含量要求不高。高純鹽酸和普通工業(yè)鹽酸生產(chǎn)的原理相同，但是高純鹽酸使用的是石墨爐合成爐，吸收水采用的是純水。在高純鹽酸生產(chǎn)的過程中，采取二合一石墨合成爐，氫氣和氯氣經(jīng)過阻火器后，按照一定的比例進(jìn)入石墨合成爐內(nèi)，在石英燈頭上進(jìn)行充分的燃燒，生成的氯化氫氣體經(jīng)過冷卻之后導(dǎo)出，之后經(jīng)過兩級(jí)降膜吸收塔和尾氣塔之后形成鹽酸。尾氣經(jīng)過水流噴射器抽入到水封罐之后放空，成品鹽酸在吸收塔的底部進(jìn)入到鹽酸儲(chǔ)罐。在這樣的生產(chǎn)工藝中，除了氯氣和氫氣中帶來微量的雜質(zhì)之外，可以避免其他的雜質(zhì)進(jìn)入到成品鹽酸中。在高純鹽酸生產(chǎn)的過程中，游離氯是最難控制的指標(biāo)，游離氯是氯氣和氫氣的配合比例不當(dāng)造成的，燃燒不完全的氯氣以游離狀態(tài)在鹽酸中存在。

2 高純鹽酸中游離氯超標(biāo)的危害分析

在離子膜法燒堿工藝生產(chǎn)中，高純鹽酸是生產(chǎn)的產(chǎn)品，同時(shí)也是重要的輔助原料，主要在電解槽陽(yáng)極液和脫硝淡鹽水中進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，有利于樹脂塔酸的再生，并且對(duì)脫鹽水反滲透膜組件進(jìn)行酸洗等。高純鹽酸中的游離氯具有非常強(qiáng)的氧化性，并且對(duì)電解環(huán)節(jié)中的螯合樹脂、脫硝CIM膜管以及反滲透膜管產(chǎn)生影響。同時(shí)從安全的方面來說，如果游離氯抄表會(huì)造成爐壓升高，尾氣塔排放的尾氣不符合標(biāo)準(zhǔn)，帶來一定的安全隱患。為了降低高純鹽酸中的游離氯，一些企業(yè)采用加入Na2SO3的措施，但是在酸性的條件下，Na2S03還原性較弱，會(huì)造成電解槽的加酸管道堵塞導(dǎo)致酸流量不穩(wěn)定，并且很難對(duì)其化學(xué)副反應(yīng)進(jìn)行控制。因此，在高純鹽酸的游離氯控制的過程中，需要從源頭開展，對(duì)其進(jìn)行有效的控制，避免游離氯出現(xiàn)超標(biāo)的情況。

3 高純鹽酸游離氯超標(biāo)的原因分析

3.1氯氫流量和比例的方面因素

在高純鹽酸生產(chǎn)的過程中，由于氯氫流量的不穩(wěn)定，并且氯氫的比例難以控制，造成氯氣的流量較大，導(dǎo)致游離氯超標(biāo)。系統(tǒng)操作的過程中，運(yùn)行電流在不斷升高，并且氫氣的純度也在上升，體積分?jǐn)?shù)在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到99%以上，氯氣的純度提升較慢。為了能夠?qū)β葰庀到y(tǒng)的壓力進(jìn)行平衡，需要盡快開始點(diǎn)火生產(chǎn)活動(dòng)，氯氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就能夠達(dá)到點(diǎn)火的指標(biāo)。由于此時(shí)氯氣的純度不高，壓力不夠穩(wěn)定，并且火焰的顏色變化較大，氯氫比例不容易控制，導(dǎo)致游離氯短時(shí)間內(nèi)超標(biāo)比較嚴(yán)重，隨著系統(tǒng)生產(chǎn)趨向穩(wěn)定，合成爐的生產(chǎn)也漸漸穩(wěn)定。同時(shí)，在系統(tǒng)正常運(yùn)行的過程中，由于操作人員缺乏責(zé)任心，不能夠及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，缺少一定的工作經(jīng)驗(yàn)，判斷不準(zhǔn)確，分析出現(xiàn)一定的誤差，操作過程中出現(xiàn)失誤，導(dǎo)致氯氣過量，在點(diǎn)火之后的一段時(shí)間內(nèi)，高純鹽酸中游離氯的含量較高。

3.2生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)的壓力不穩(wěn)定，調(diào)節(jié)不及時(shí)，造成游離氯瞬間偏高

在電解的過程中，升降電流會(huì)造成氯氣和氫氣的系統(tǒng)出現(xiàn)壓力波動(dòng)；其他消耗氯氣的工序流量的調(diào)整對(duì)氯氣系統(tǒng)壓力產(chǎn)生影響；氯氣和氫氣壓縮機(jī)的運(yùn)行出現(xiàn)波動(dòng)，導(dǎo)致氯氣和氫氣系統(tǒng)初心大幅度的壓力波動(dòng)。系統(tǒng)壓力波動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)爐原料的氣流量產(chǎn)生波動(dòng)，最終導(dǎo)致游離氯出現(xiàn)瞬間偏高的情況。

3.3石英燈頭以及安裝方面的原因

在石英燈頭安裝的過程中，垂直缺少精確度，或者石英燈頭出現(xiàn)破損都會(huì)造成游離氯的含量出現(xiàn)偏高的情況。合成爐的燈頭通常采用的是內(nèi)外夾層套式石英燈頭，在內(nèi)層中進(jìn)入氯氣，夾層中進(jìn)入氫氣，如果安裝中垂直度不精確，內(nèi)外夾層不夠均勻，很容易造成氯氣和氫氣流量不均勻，燃燒得不完全，造成高純鹽酸中出現(xiàn)游離氯偏高的情況。

3.4原材料方面的因素

在高純鹽酸生產(chǎn)的過程中，氯氣和氫氣原料的不合格，會(huì)造成游離氯超標(biāo)的情況。在氯氣處理的過程中，處理不徹底，并且在系統(tǒng)中存在微量的酸泥，在運(yùn)行一段時(shí)間之后，酸泥很容易在彎頭、三通以及閥門等位置進(jìn)行積累，造成流量計(jì)出現(xiàn)失靈的情況，氯氣的進(jìn)爐量難以準(zhǔn)確地控制，操作不能夠正常地運(yùn)行，導(dǎo)致游離氯出現(xiàn)超標(biāo)的情況。同時(shí)，氫氣處理不干凈，夾帶有堿霧和水蒸氣，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)造成氫氣管路以及管件的堵塞，導(dǎo)致氫氣流量不穩(wěn)定。氫氣中含有水分，造成火焰燃燒的過程中存在細(xì)微的爆炸，對(duì)火焰的觀察產(chǎn)生干擾，很容易造成燈頭的損壞，造成被動(dòng)停爐的情況。

3.5水沖泵的抽力不穩(wěn)

在高純鹽酸生產(chǎn)的過程中，水力噴射泵對(duì)負(fù)壓進(jìn)行抽取，要去爐體內(nèi)的負(fù)壓在一定的范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，如果噴射泵系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏或者水沖泵出現(xiàn)故障，造成抽力不穩(wěn)，爐內(nèi)的負(fù)壓出現(xiàn)波動(dòng)，導(dǎo)致氯氫流量不穩(wěn)定，燃燒不均勻，游離氯出現(xiàn)超標(biāo)的情況。

4 高純鹽酸中游離氯含量控制的有效措施

4.1促進(jìn)工藝的改進(jìn)，加強(qiáng)氫氣、氯氣的壓力波動(dòng)控制

加強(qiáng)游離氯含量的控制。電解槽升降負(fù)荷或者其他使用氫氣氯氣的環(huán)節(jié)進(jìn)行用氣量調(diào)整時(shí)，中控室需要和氯化氫氣體合成單位進(jìn)行密切的配合，緩慢地對(duì)負(fù)荷進(jìn)行升降，同時(shí)需要對(duì)氫氣和氯氣的回流進(jìn)行調(diào)整，保證其壓力的穩(wěn)定。對(duì)于氫氣管道中的積水，特別是在冬季時(shí)，需要及時(shí)采取措施排出，避免由于結(jié)冰現(xiàn)象對(duì)氫氣的壓力造成影響。液氯貯槽進(jìn)行排壓的過程中，需要對(duì)泄壓閥門進(jìn)行控制，避免由于壓力的波動(dòng)造成合成爐氯氣過量。如果合成工序中，氯氣緩沖罐中的氯氣出現(xiàn)不足時(shí)，可以從尾氯分配臺(tái)進(jìn)行間接的補(bǔ)充，避免從氯氣的處理工序直接補(bǔ)充到緩沖罐，避免由于補(bǔ)充氯氣的原因造成壓力的波動(dòng)，保證氯氣壓力控制在穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

4.2加強(qiáng)氯氣和氫氣純度的控制

通過相應(yīng)的技術(shù)改造，對(duì)系統(tǒng)開車和合成爐點(diǎn)火這個(gè)階段產(chǎn)生的部分不合格的鹽酸引入到相應(yīng)的廢酸罐內(nèi)，經(jīng)過相應(yīng)的檢測(cè)分析之后，把合格的鹽酸輸入到鹽酸儲(chǔ)罐內(nèi)，可以用于系統(tǒng)自用和銷售。

4.3加強(qiáng)氯氣和氫氣配比的控制

在氯氣和氫氣配比的過程中，需要保證氫氣流量和氯氣流量的比控制在（1.05～1.10）：1的范圍內(nèi)容，并且在DCS上將合成爐的氯氣和氫氣流量進(jìn)行連鎖組態(tài)，實(shí)現(xiàn)流量的自動(dòng)配比。加強(qiáng)員工的崗位培訓(xùn)工作，根據(jù)合成爐內(nèi)爐壓、火焰的顏色對(duì)氯氫配比進(jìn)行合理的控制。

4.4加強(qiáng)設(shè)備的安裝，促進(jìn)分析誤差的降低

在石英燈頭安裝的過程中，保證燈頭的完善，加強(qiáng)垂直精確率的控制，避免出現(xiàn)氯氣和氫氣的流量波動(dòng)和燃燒不充分的情況，對(duì)游離氯含量進(jìn)行控制。安裝相應(yīng)的在線監(jiān)測(cè)裝置，促進(jìn)在線監(jiān)測(cè)和化驗(yàn)分析有效集合，對(duì)游離氯的指標(biāo)變化進(jìn)行了解，并且及時(shí)采取措施。

5 結(jié)語(yǔ)

在高純鹽酸生產(chǎn)的過程中，需要對(duì)游離氯的含量進(jìn)行控制，保證在合格的范圍之內(nèi)，在促進(jìn)高純鹽酸等級(jí)提高的同時(shí)，加強(qiáng)生產(chǎn)過程的安全工作，避免由于游離氯的影響對(duì)螯合樹脂、膜組件等關(guān)鍵設(shè)備造成損害，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。因此，加強(qiáng)對(duì)游離氯過量的原因分析，從人員、材料、工藝以及設(shè)備等幾個(gè)方面入手，對(duì)游離氯的控制措施進(jìn)行探究，保證高純鹽酸的質(zhì)量。

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