探究氯氫系統(tǒng)與氯化氫合成的工藝優(yōu)化控制

（天能化工有限公司，石河子市，832000）王飛

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

探究氯氫系統(tǒng)與氯化氫合成的工藝優(yōu)化控制

（天能化工有限公司，石河子市，832000）王飛

西北寒冷地區(qū)冬季溫度相對偏低，H2從其處理工序輸送至HCl合成裝置過程中，其溫度下降，使其中的水蒸氣結(jié)冰，導(dǎo)致閥門與工藝管線發(fā)生堵塞。闡述了氫處理工藝及其改造，然后對氯化氫合成工藝進(jìn)行了改進(jìn)，探討了氯化氫合成控制理論與氯氣冷卻脫水理論。

氯化氫；氯氣；氫氣；工藝

1 氫處理工藝

1.1 原工藝概況

原來的處理工藝主要缺點(diǎn)包括：原設(shè)計(jì)中，H2二段冷卻后的溫度是12～15℃，含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)是7.48%。該數(shù)值在內(nèi)地非常合適。然而，在高寒地區(qū)，具有較大的溫差，冬天氣溫可以達(dá)到零下30℃，H2中水汽非常易于受冷結(jié)冰，使得阿牛巴孔板流量計(jì)不能獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果，進(jìn)HCl合成爐H2流量不準(zhǔn)。自動調(diào)節(jié)配比時，要是H2測量值大于實(shí)際值，這樣就造成Cl2過量，游離氯發(fā)生超標(biāo)問題。（見圖1）

1.2 優(yōu)化后工藝

根據(jù)原體系中的不足，我們有目的地改進(jìn)了H2輸送系統(tǒng)。在二段H2冷卻器與H2分配臺后增加列管式氫氣加熱器，以此來把H2加熱至70～75℃、100kPa之后，把它送至HCl合成工序。優(yōu)化后的工藝流程見圖2。

圖2 改造后氫氣處理工藝流程圖

2 氯化氫合成工藝改進(jìn)

2.1 原工藝

HCl合成系統(tǒng)中原設(shè)計(jì)A、B兩套共用1個分配臺，分配HCl后先后或者進(jìn)入降膜吸收器A、B吸收制酸。實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其中的1臺合成爐正常運(yùn)行，想啟動另外一臺的時候，分配臺管線有一定的交叉現(xiàn)象。也就是那臺正常運(yùn)行的系統(tǒng)中H2一直處于過量狀態(tài)，而另外一臺在點(diǎn)火的時候，其中的空氣則處于過量狀態(tài)，于是就會在系統(tǒng)中形成混合性爆炸氣體，留下一定的安全隱患。共用的分配臺不會影響到單臺合成爐的生產(chǎn)，然而對第2臺不能發(fā)生充分的置換，開車過程中非常容易形成混合爆炸氣體。正是這一個方面的原因，所有過去始終應(yīng)用一臺來進(jìn)行生產(chǎn)，在很大程度上影響到產(chǎn)能的提升。

2.2 改造后工藝

改造以后將HCl分配臺取消，運(yùn)行兩臺合成爐的條件下，合成爐和降膜吸收裝置相互對應(yīng)，同時在進(jìn)后者手動閥之前設(shè)置了連通管線（DN250）。從HCl冷卻器A的HCl管線連接著降膜吸收器A，而B的HCl管線連著降膜吸收器B，分別在2個管線上配置一臺壓力調(diào)節(jié)閥，HCl冷卻器A的HCl管線連接著事故吸收塔。B的HCl管線連接著事故吸收塔，分別在這2個管線上配置一臺切斷閥，這樣一方面能夠避免降膜吸收器和合成爐交叉使用，另一方面還可充分確保兩臺合成爐正常點(diǎn)火。

3 HCl合成控制

3.1 純度控制

對于這一個環(huán)節(jié)，需要切實(shí)強(qiáng)化HCl純度的控制。當(dāng)前的實(shí)踐之中，并沒有使用液氯裝置，剩下的Cl2僅僅可以去廢氣吸收制造NaClO。我國的西北地區(qū)，由于路程相對較遠(yuǎn)，NaClO的附加值相對偏低。為減小Cl2去廢氣量，最大限度地降低NaClO的生成，在安全條件下，必須通過提高HCl純度的方法來進(jìn)行應(yīng)對?；诖?，我們認(rèn)真的探討了HCl純度對NaClO產(chǎn)量的影響。通過研究發(fā)現(xiàn)：HCl純度對生產(chǎn)負(fù)荷具有非常明顯的影響。在HCl氣體中，沒有游離Cl條件下，最大限度地提高HCl純度，能夠降低次氯酸鈉這種副產(chǎn)品的產(chǎn)生量。

3.2 HCl純度理論計(jì)算

在合成工序開車時，我們詳細(xì)比較了理論H2、Cl2量和合成爐氯、氫流量計(jì)數(shù)據(jù)，通過研究我們可以看出，H2流量計(jì)比較準(zhǔn)確，具有相對較小的偏差。而Cl2流量計(jì)卻和理論值存在較大偏差，呈比例線性關(guān)系。怎樣在具體的實(shí)踐中，利用H2、Cl2流量計(jì)顯示數(shù)值，以此來對HCl純度進(jìn)行控制，同時盡快達(dá)到滿足條件的HCl純度，是現(xiàn)階段業(yè)界人士關(guān)注的重點(diǎn)。

迅速、準(zhǔn)確地將HCl調(diào)到合適的純度，不僅能夠降低分析人員的負(fù)擔(dān)，而且還能夠在很大程度上改善工作效率，使得有關(guān)工序的負(fù)責(zé)降低。所以，從理論上來說，怎樣在短時間內(nèi)調(diào)好純度，是非常關(guān)鍵的事情。

4 氯氣冷卻脫水理論

Cl2系統(tǒng)干燥的時候，電解而來的濕Cl2經(jīng)過相應(yīng)的洗滌塔，Cl2溫度自原來的80℃下降至45℃，將其中大多數(shù)水分脫掉，通過Cl2鈦管冷卻器使其溫度下降至12～15℃，再次就將Cl2中水分脫去，然后通過水霧捕集器來對其中的水分進(jìn)行捕集，接著通過3級硫酸干燥處理措施使其減小至0.01%之內(nèi)，由Cl2透平壓縮機(jī)輸送到HCl合成工段。對于高寒地區(qū)來說，白天和晚上的溫差相對較大，很難控制溫度。設(shè)計(jì)過程中，氯氣鈦管冷卻器冷卻及硫酸溫度采用5℃水進(jìn)行換熱控制，控制溫度相對偏低，容易造成事故。氯氫壓力控制具體見圖3。

圖3 氯氫壓力控制圖

4.1 氯氣冷凝

通常情況下，其Cl2出口壓力為115.3kPa，在10℃的時候則將出現(xiàn)結(jié)晶（Cl2·7.3H2O），要是溫度更低，這種情況下，結(jié)晶將會把管道堵塞，使得生產(chǎn)中止，這樣就會發(fā)生停車問題。更糟糕的問題是，要是Cl2中的水分與氯氣化合結(jié)晶，此時通過鈦管冷卻器的Cl2為干燥的氣體，Cl2則將與鈦發(fā)生非常劇烈的反應(yīng)，造成更加嚴(yán)重的事故，例如Cl2泄漏與火災(zāi)等。因此按照以上理論，我們明確了冷卻器的控制溫度：春天和冬天保持在13～15℃，而夏天則保持在12～13℃；在此條件下，還將其視為廠控指標(biāo)之一，對其進(jìn)行嚴(yán)格管控。

4.2 硫酸干燥

這個環(huán)節(jié)主要通過兩填料塔+泡罩塔的工藝方法來進(jìn)行，具體步驟如下所示：Cl2通過鈦管冷卻器冷卻來減小Cl2溫度，通過水霧捕集器將其中大多數(shù)水霧去除，接著依次進(jìn)入一、二級干燥塔、氯氣泡罩塔。通過H2SO4的吸水性繼續(xù)干燥，接著通過酸霧捕集器將Cl2中的的酸霧去除，然后通過Cl2壓縮機(jī)使其壓力提高到0.18MPa，最后將其送到用戶。一、二級干燥塔硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為75%，85%～90%，三級打人98%的濃酸。各種濃度的酸都通過換熱的方式來冷卻，溫度均保持在12～15℃。

考慮到硫酸的結(jié)晶溫度，同時兼顧到春天和冬天氣溫的干擾，在硫酸管線及儲槽采用電伴熱，有效避免了管道結(jié)晶堵塞的問題，實(shí)現(xiàn)非常不錯的運(yùn)行效果。通過分析硫酸的結(jié)晶溫度不難得知，在當(dāng)?shù)刈匀粭l件下硫酸均會由于氣溫改變而出現(xiàn)結(jié)晶將管道堵塞，因此，在今后應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)做好防凍保溫工作。

5 結(jié)束語

總而言之，在工藝改進(jìn)與操作中，充分考慮許多氯堿公司的優(yōu)勢，并且按照該公司的具體情況，在控制中引入了理論知識，在效益、環(huán)保、質(zhì)量、安全等方面均取得非常不錯的成效。

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TQ124.4+2

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1008-0899（2017）02-0034-03