試論高純鹽酸中游離氯含量控制措施

于雙波

摘 要：通常情況下，高純鹽酸在離子膜燒堿電解陽極液中對pH進行調節(jié)，也能夠在樹脂塔的再生和醫(yī)藥等高純產品的生產中使用。高純鹽酸的使用過程對游離氯的含量有非常嚴格的要求，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都會對高純鹽酸的使用造成影響。因此，應當加強對高純鹽酸中游離氯含量的控制。本文對于高純鹽酸使用中游離氯超標的危害進行分析，對其原因進行探究，提出幾點有效降低游離氯含量的措施，以供參考。

關鍵詞：高純鹽酸；游離氯含量；危害；控制措施

在精細化工、食品工業(yè)以及離子膜燒堿等工業(yè)生產的過程中，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，對工業(yè)生產活動有著較大的影響。在生產的過程中，高純鹽酸游離氯的含量應當控制在一定的范圍內，如果出現游離氯超標的情況，就會對螯合樹脂產生一定的氧化降解作用，造成樹脂強度降低，影響離子交換的能力。同時會造成部分設備的老化，縮減其使用的壽命。因此，應當嚴格地控制高純鹽酸中的游離氯。

1 高純鹽酸的生產工藝分析

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所以呈現黃色。在工業(yè)鹽酸生產的過程中，主要采取的是燃燒法，氯氣和氫氣在合成爐進行燃燒，生成相應的氯化氫氣體，該氣體在水中進行融合之后形成氯化氫水溶液，就是成品鹽酸。在生產的過程中會產生大量的反應熱和溶解熱，冷卻水能夠很好地解決。在鹽酸生產的過程中，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，需要對氯氫的比例進行控制。一般來說，正常的燃燒，火焰的顏色是青白色，通過對火焰進行觀察，對氯氣的流量進行判斷和調節(jié)。如果出現火焰發(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，對合成爐的要求較低，成品鹽酸的雜質含量要求不高。高純鹽酸和普通工業(yè)鹽酸生產的原理相同，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。在高純鹽酸生產的過程中，采取二合一石墨合成爐，氫氣和氯氣經過阻火器后，按照一定的比例進入石墨合成爐內，在石英燈頭上進行充分的燃燒，生成的氯化氫氣體經過冷卻之后導出，之后經過兩級降膜吸收塔和尾氣塔之后形成鹽酸。尾氣經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入到鹽酸儲罐。在這樣的生產工藝中，除了氯氣和氫氣中帶來微量的雜質之外，可以避免其他的雜質進入到成品鹽酸中。在高純鹽酸生產的過程中，游離氯是最難控制的指標，游離氯是氯氣和氫氣的配合比例不當造成的，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的危害分析

在離子膜法燒堿工藝生產中，高純鹽酸是生產的產品，同時也是重要的輔助原料，主要在電解槽陽極液和脫硝淡鹽水中進行pH調節(jié)，有利于樹脂塔酸的再生，并且對脫鹽水反滲透膜組件進行酸洗等。高純鹽酸中的游離氯具有非常強的氧化性，并且對電解環(huán)節(jié)中的螯合樹脂、脫硝CIM膜管以及反滲透膜管產生影響。同時從安全的方面來說，如果游離氯抄表會造成爐壓升高，尾氣塔排放的尾氣不符合標準，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，會造成電解槽的加酸管道堵塞導致酸流量不穩(wěn)定，并且很難對其化學副反應進行控制。因此，在高純鹽酸的游離氯控制的過程中，需要從源頭開展，對其進行有效的控制，避免游離氯出現超標的情況。

3 高純鹽酸游離氯超標的原因分析

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，導致游離氯超標。系統(tǒng)操作的過程中，運行電流在不斷升高，并且氫氣的純度也在上升，體積分數在短時間內達到99%以上，氯氣的純度提升較慢。為了能夠對氯氣系統(tǒng)的壓力進行平衡，需要盡快開始點火生產活動，氯氣的體積分數達到一定標準時，就能夠達到點火的指標。由于此時氯氣的純度不高，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，導致游離氯短時間內超標比較嚴重，隨著系統(tǒng)生產趨向穩(wěn)定，合成爐的生產也漸漸穩(wěn)定。同時，在系統(tǒng)正常運行的過程中，由于操作人員缺乏責任心，不能夠及時進行調節(jié)，缺少一定的工作經驗，判斷不準確，分析出現一定的誤差，操作過程中出現失誤，導致氯氣過量，在點火之后的一段時間內，高純鹽酸中游離氯的含量較高。

3.2生產過程中，系統(tǒng)的壓力不穩(wěn)定，調節(jié)不及時，造成游離氯瞬間偏高

在電解的過程中，升降電流會造成氯氣和氫氣的系統(tǒng)出現壓力波動；其他消耗氯氣的工序流量的調整對氯氣系統(tǒng)壓力產生影響；氯氣和氫氣壓縮機的運行出現波動，導致氯氣和氫氣系統(tǒng)初心大幅度的壓力波動。系統(tǒng)壓力波動，會導致進爐原料的氣流量產生波動，最終導致游離氯出現瞬間偏高的情況。

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，或者石英燈頭出現破損都會造成游離氯的含量出現偏高的情況。合成爐的燈頭通常采用的是內外夾層套式石英燈頭，在內層中進入氯氣，夾層中進入氫氣，如果安裝中垂直度不精確，內外夾層不夠均勻，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

在高純鹽酸生產的過程中，氯氣和氫氣原料的不合格，會造成游離氯超標的情況。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，在運行一段時間之后，酸泥很容易在彎頭、三通以及閥門等位置進行積累，造成流量計出現失靈的情況，氯氣的進爐量難以準確地控制，操作不能夠正常地運行，導致游離氯出現超標的情況。同時，氫氣處理不干凈，夾帶有堿霧和水蒸氣，長期運行會造成氫氣管路以及管件的堵塞，導致氫氣流量不穩(wěn)定。氫氣中含有水分，造成火焰燃燒的過程中存在細微的爆炸，對火焰的觀察產生干擾，很容易造成燈頭的損壞，造成被動停爐的情況。

3.5水沖泵的抽力不穩(wěn)

在高純鹽酸生產的過程中，水力噴射泵對負壓進行抽取，要去爐體內的負壓在一定的范圍內穩(wěn)定工作，如果噴射泵系統(tǒng)出現泄漏或者水沖泵出現故障，造成抽力不穩(wěn)，爐內的負壓出現波動，導致氯氫流量不穩(wěn)定，燃燒不均勻，游離氯出現超標的情況。

4 高純鹽酸中游離氯含量控制的有效措施

4.1促進工藝的改進，加強氫氣、氯氣的壓力波動控制

加強游離氯含量的控制。電解槽升降負荷或者其他使用氫氣氯氣的環(huán)節(jié)進行用氣量調整時，中控室需要和氯化氫氣體合成單位進行密切的配合，緩慢地對負荷進行升降，同時需要對氫氣和氯氣的回流進行調整，保證其壓力的穩(wěn)定。對于氫氣管道中的積水，特別是在冬季時，需要及時采取措施排出，避免由于結冰現象對氫氣的壓力造成影響。液氯貯槽進行排壓的過程中，需要對泄壓閥門進行控制，避免由于壓力的波動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不足時，可以從尾氯分配臺進行間接的補充，避免從氯氣的處理工序直接補充到緩沖罐，避免由于補充氯氣的原因造成壓力的波動，保證氯氣壓力控制在穩(wěn)定的范圍內。

4.2加強氯氣和氫氣純度的控制

通過相應的技術改造，對系統(tǒng)開車和合成爐點火這個階段產生的部分不合格的鹽酸引入到相應的廢酸罐內，經過相應的檢測分析之后，把合格的鹽酸輸入到鹽酸儲罐內，可以用于系統(tǒng)自用和銷售。

4.3加強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的范圍內容，并且在DCS上將合成爐的氯氣和氫氣流量進行連鎖組態(tài)，實現流量的自動配比。加強員工的崗位培訓工作，根據合成爐內爐壓、火焰的顏色對氯氫配比進行合理的控制。

4.4加強設備的安裝，促進分析誤差的降低

在石英燈頭安裝的過程中，保證燈頭的完善，加強垂直精確率的控制，避免出現氯氣和氫氣的流量波動和燃燒不充分的情況，對游離氯含量進行控制。安裝相應的在線監(jiān)測裝置，促進在線監(jiān)測和化驗分析有效集合，對游離氯的指標變化進行了解，并且及時采取措施。

5 結語

在高純鹽酸生產的過程中，需要對游離氯的含量進行控制，保證在合格的范圍之內，在促進高純鹽酸等級提高的同時，加強生產過程的安全工作，避免由于游離氯的影響對螯合樹脂、膜組件等關鍵設備造成損害，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。因此，加強對游離氯過量的原因分析，從人員、材料、工藝以及設備等幾個方面入手，對游離氯的控制措施進行探究，保證高純鹽酸的質量。

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