李寬

(中國平煤神馬集團開封東大化工有限公司，河南 開封 475003)

1 新建次氯酸鈉生產(chǎn)裝置的必要性

中國平煤神馬集團開封東大化工有限公司(以下簡稱“開封東大”)現(xiàn)有生產(chǎn)裝置中，液化后的尾氯主要靠間歇法氯乙酸消化吸收。間歇法氯乙酸裝置產(chǎn)能較低，后經(jīng)過多次優(yōu)化改進，產(chǎn)能大幅提高，但仍然不能保證全部消化尾氯；并且隨著間歇法裝置的設備、管道老化，由于設備、管道維修而被迫停車的情況時有發(fā)生；再加上近期氯乙酸市場價格不穩(wěn)定，給液氯尾氣的及時消耗帶來了巨大的壓力，需要頻繁升降電流，嚴重影響了電解系統(tǒng)的生產(chǎn)穩(wěn)定性和燒堿的產(chǎn)量?，F(xiàn)有的廢氯吸收裝置主要是處理液氯包裝工段的包裝尾氣、全廠的工藝廢氣和平衡液氯儲槽壓力，其消化尾氯能力很小。當間歇法氯乙酸裝置出現(xiàn)問題，系統(tǒng)氯氣壓力升高，需要廢氯裝置提高尾氯使用量時，又很容易出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題。次氯酸鈉生產(chǎn)雖然工藝簡單，但化學性質(zhì)不穩(wěn)定，極易受通氯量、反應溫度的影響?，F(xiàn)廢氯裝置屬人工手動操作，氯氣量稍大或吸收液溫度偏高時，次氯酸鈉就會發(fā)生分解，導致產(chǎn)品有效氯低，鹽含量高，外觀渾濁，質(zhì)量差，影響銷售。

根據(jù)實際情況，開封東大經(jīng)過市場調(diào)研，找到了需要高品質(zhì)次氯酸鈉的客戶。技術人員通過研究廢氯吸收裝置反映的問題，利用尾氯對次氯酸鈉合成條件進行試驗摸索，確定了工藝控制條件，能穩(wěn)定生產(chǎn)各項指標滿足客戶需要的高品質(zhì)次氯酸鈉。經(jīng)討論，開封東大決定利用廢舊設備，對閑置廠房進行改造，新建1套4萬t/a次氯酸鈉生產(chǎn)裝置。既解決了液化尾氯消化產(chǎn)能不足的難題，避免電解槽電流頻繁升降，又滿足了市場客戶需求，增加了經(jīng)濟效益。

2 工藝優(yōu)化措施

(1)增設氯氣泄壓自動控制裝置。提高氯氣壓縮機、離子膜的使用壽命，確保生產(chǎn)裝置穩(wěn)定運行。

2019年上半年，開封東大分別發(fā)生兩起因為氯氣壓力突然升高，操作人員來不及反應，閥門調(diào)節(jié)遲緩，引起氯氣壓縮機嚴重喘振，分別造成A機軸瓦和軸磨損，C機葉輪損壞的設備事故，致使整個生產(chǎn)系統(tǒng)負荷大幅下降，嚴重影響了公司的生產(chǎn)經(jīng)營活動。為杜絕這種異常狀況再次發(fā)生，在新建次氯酸鈉裝置時，設計了自動泄壓裝置。方案如下：在氯氣壓縮機后氯氣分配臺加裝1臺氣動調(diào)節(jié)閥，閥門出口管并入新次氯酸鈉裝置的尾氯管；當氯氣分配臺氯氣壓力升高到壓力上限設定值時，調(diào)節(jié)閥自動打開，原氯通過泄壓閥輸送到新次氯酸鈉裝置；氯氣壓力低于壓力上限設定值時，調(diào)節(jié)閥自動關閉。由于新建次氯酸鈉裝置設計的吸收能力大，可以短時間消化大量氯氣，這就給電解和氯氣處理崗位的應急反應提供了寶貴的時間，具有重要的安全環(huán)保意義。氯氣至次氯酸鈉裝置的流程如圖1所示。

圖1 氯氣至次氯酸鈉裝置的流程示意圖

自新建次氯酸鈉裝置投運以來，經(jīng)歷了多次供電系統(tǒng)的晃電和氯氣壓力高的異常情況，通過泄壓聯(lián)鎖裝置的保護，氯氣壓縮機運行穩(wěn)定，電解系統(tǒng)也降低了升降電流的次數(shù)，提高了氯氣壓縮機、離子膜的使用壽命，基本解決了影響公司生產(chǎn)裝置長周期穩(wěn)定運行的安全隱患。

(2)提高工藝自動化程度，以減少人力成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

廢氯處理崗位，原采用人工手動操作。次氯酸鈉性質(zhì)不穩(wěn)定，極易受通氯量和溫度的影響而瞬間發(fā)生分解。雖然工藝簡單，但因不能精確控制，生產(chǎn)的成品產(chǎn)量低，質(zhì)量不穩(wěn)定，時常出現(xiàn)客戶退貨的情況。根據(jù)崗位員工反映的問題，新建次氯酸鈉裝置采用DCS進行自動控制。安裝了氯氣、堿液、純水自動調(diào)節(jié)閥、液位變送器和氯氣泄漏檢測報警儀，實現(xiàn)了工藝指標的自動調(diào)節(jié)，減少了人為因素的影響，提高了生產(chǎn)裝置系統(tǒng)的安全運行和產(chǎn)品的質(zhì)量。

本裝置由兩個并聯(lián)的一級吸收塔和一個二級吸收塔串聯(lián)組成，通過調(diào)節(jié)閥控制，將32%的堿液和純水在循環(huán)罐中配成一定濃度的吸收液，通過堿液循環(huán)泵進入鈦冷卻器降溫后進入一級吸收塔，吸收液從塔上部噴淋下來，尾氯/原氯從塔底部進入吸收塔，在填料表面與吸收液逆流接觸反應；未反應的氯氣再進入二級吸收塔與堿液反應，尾氣經(jīng)風機抽出。吸收液循環(huán)吸收氯氣，直到吸收液中的有效氯、游離堿含量達到指標要求時，關閉通氯調(diào)節(jié)閥停止吸收，將成品通過循環(huán)泵送至成品儲罐。在以下幾個位置新增了控制、監(jiān)測系統(tǒng)。

①循環(huán)罐和成品罐安裝變送器。為保證罐區(qū)的安全性，在循環(huán)罐和成品罐上不僅安裝了現(xiàn)場液位計、溫度計，還安裝溫度和壓力變送器，將循環(huán)罐和成品罐的溫度和液位實時傳送到計算機，便于及時監(jiān)控。

②尾氣管線出口安裝氯氣泄漏檢測報警儀。氯氣是具有強烈刺激性氣味的有毒氣體，在空氣中的質(zhì)量濃度不得超過1 mg/m3。在尾氣管線放空口按設計規(guī)范安裝氣體泄漏檢測報警儀。當氯氣通入過量，經(jīng)兩級填料塔仍沒完全吸收時，報警儀就會及時檢測到并進行報警，提醒員工及時發(fā)現(xiàn)處理，避免氯氣泄漏發(fā)生而影響安全和環(huán)保。

③安裝氯氣、堿液、純水自動調(diào)節(jié)閥。新建次氯酸鈉裝置的主要功能就是消化余量尾氯，平衡瞬時過高的氯氣壓力，避免設備損壞。安裝相應物料的調(diào)節(jié)閥，大大降低了員工的操作強度，實現(xiàn)了精準控制。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以在計算機上直接控制相應的物料調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)了少量及時向循環(huán)罐補加燒堿，杜絕了因通氯量大、溫度高而導致的次氯酸鈉瞬時分解的情況，提高了次氯酸鈉成品質(zhì)量。

(3)對閑置廠房進行改造，使用廢舊設備，大幅節(jié)約裝置建設費用。

整個項目共花費50萬元，節(jié)約設備、材料費174萬元。由于公司正處于整體搬遷的關鍵時刻，老廠區(qū)僅能再繼續(xù)運行一年多，新建項目既要解決現(xiàn)實生產(chǎn)存在的問題，還要最大程度節(jié)約建設資金。開封東大決定把現(xiàn)有的一些廢舊設備經(jīng)過維修，重新應用到新建次氯酸鈉項目中。其中用到的泵、塔、罐、換熱器、風機、部分閥門等均是利舊設備。在前期準備階段，結(jié)合利舊設備的結(jié)構(gòu)特征，對鹽酸提濃閑置廠房結(jié)構(gòu)和部分設備基礎進行了改造，優(yōu)化了設備、管線布置。在項目安裝階段，還出現(xiàn)了很多問題：循環(huán)泵銹蝕嚴重，維修更換配件較多；閥門需要清洗保養(yǎng)；一些罐體老化嚴重、漏點多，需要重新補焊、加固；設備管口尺寸變化較多，需要進行改造等。為解決這些問題，項目人員集思廣益，提出各種方案，擇優(yōu)選用。經(jīng)過大家的共同努力，裝置順利建成，并投入運行。

3 應用情況

該項目自2019年10月開始試生產(chǎn)至今，裝置操作便捷、運行穩(wěn)定。該項目的投運，保證了系統(tǒng)氯氣壓力的穩(wěn)定，解決了因氯氣壓力波動造成電解槽頻繁升降電流以及氯氣壓縮機喘振損壞的問題，消除了重大安全隱患。尤其在新冠肺炎疫情爆發(fā)以來，開封東大堅持成本價銷售次氯酸鈉消毒液，保證了周邊地區(qū)消毒液的供應穩(wěn)定，并且還多次向疫情嚴重的湖北省武漢、隨州等地無償捐贈，充分體現(xiàn)了開封東大作為國有企業(yè)的社會責任擔當。