電石法乙炔清凈劑配制法改造

蘇曉鳳

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北唐山063000）

電石法乙炔中，粗乙炔氣常含有硫化氫、磷化氫、氨、砷化氫等雜質(zhì)氣體。它們會(huì)對(duì)氯乙烯合成用的氯化汞觸媒進(jìn)行不可逆吸附，破壞其“活性中心”，從而加速觸媒失效，并且其中的磷化氫（特別是四氫化二磷）還會(huì)降低乙炔的自燃點(diǎn)，與空氣接觸會(huì)燃燒。在粗乙炔氣精制過(guò)程中，行業(yè)中大部分企業(yè)采用傳統(tǒng)的次氯酸鈉清凈技術(shù)，利用次氯酸鈉的氧化性將雜質(zhì)氣體去除。

次鈉酸鈉配制有2種方法，一種是使用水、稀堿和氯氣在文丘里中配制而成，另一種是利用成品濃次鈉加水稀釋的方法在文丘里中配制而成。2017年之前唐山三友氯堿有限責(zé)任公司使用的是第一種方法配制次氯酸鈉，考慮到氯氣為劇毒性氣體，燒堿氯氣配制法，存在氯氣泄漏事故的隱患，而且手動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥門(mén)相對(duì)滯后，因此，2017年將工藝改變成濃次氯酸鈉稀釋法，工藝按配制150 m3/h的0.057%～0.1%次氯酸鈉，滿(mǎn)足50萬(wàn)t/a樹(shù)脂配套能力進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，并加裝流量計(jì)和自動(dòng)調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

1 工藝改造前后對(duì)比

1．1 改造前工藝及控制點(diǎn)

改造前燒堿氯氣法配制次氯酸鈉工藝流程圖見(jiàn)圖1，先將燒堿車(chē)間送來(lái)的32%的氫氧化鈉，在稀堿配制槽中稀釋成1.40%～1.70%的氫氧化鈉，通過(guò)稀堿泵打至稀堿高位槽中，然后通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)，來(lái)控制進(jìn)文丘里中水、堿、氯氣的流量，以完成次氯酸鈉的配制。此配制方法中，稀堿液為不連續(xù)配制，每次當(dāng)稀堿配置槽液位低于20%時(shí)，開(kāi)始配制新的稀堿液，在稀堿充分混合時(shí)，必須保證高位槽液位夠用。另外，必須手動(dòng)調(diào)節(jié)好進(jìn)塔循環(huán)量，來(lái)確保次氯酸鈉儲(chǔ)槽液位控制穩(wěn)定。

圖1 燒堿氯氣法配制次氯酸鈉工藝流程圖

從圖1中可見(jiàn)燒堿氯氣法配制次鈉，控制點(diǎn)較多，操作繁瑣，且在生產(chǎn)中，三者在文丘里中進(jìn)行混合配制，利用水相抽真空的原理控制堿和氯氣量，時(shí)常導(dǎo)致在生產(chǎn)量不變時(shí)，堿和氯氣用量也會(huì)自行下調(diào)，導(dǎo)致次鈉配制不合格。而人為調(diào)節(jié)氯氣和堿液流量存在時(shí)差，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，配制出的次氯酸鈉濃度亦不穩(wěn)定。另外氯氣管道存在泄漏風(fēng)險(xiǎn)，人員現(xiàn)場(chǎng)操作存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

1．2 改造后工藝及控制點(diǎn)

改造后濃次氯酸鈉稀釋法配制次氯酸鈉工藝流程圖見(jiàn)圖2，新增罐區(qū)至乙炔車(chē)間濃次鈉管線(xiàn)，增加兩臺(tái)12 m3的濃次鈉罐，4臺(tái)濃次鈉泵。來(lái)自倉(cāng)儲(chǔ)罐區(qū)的成品濃次鈉通過(guò)新增管道經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入新增濃次鈉儲(chǔ)槽，通過(guò)新增濃次鈉泵打入文丘里反應(yīng)器，文丘里頂部大量加水，與濃次鈉充分混合均勻。生產(chǎn)過(guò)程中，只需DCS操作工控制濃次鈉儲(chǔ)槽液位在40%～80%，次氯酸鈉儲(chǔ)槽液位與水相管路控制閥聯(lián)鎖，確保液位穩(wěn)定，編制程序利用水相及濃次鈉相流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)DCS手動(dòng)或自動(dòng)配制次氯酸鈉的技術(shù)。

改造后的工藝取消了氯氣使用，降低了安全隱患的發(fā)生幾率，更引入自動(dòng)調(diào)節(jié)，提高了自動(dòng)化操作，減少了人為控制點(diǎn)。

2 自動(dòng)化控制技術(shù)

直接輸入想要配制的稀次鈉有效氯的數(shù)值，通過(guò)內(nèi)置公式計(jì)算調(diào)節(jié)濃次鈉的流量，需要提前設(shè)定好濃次鈉的有效氯含量X（具體11.5%左右）如設(shè)定有效氯0.06%，而當(dāng)生產(chǎn)水流量為60 m3/h時(shí)，濃次鈉有效氯為11.5%，濃次鈉的流量應(yīng)該為Y m3/h，計(jì)算公式為11.5%×Y/（60+Y）=0.06%，計(jì)算得出濃次鈉的流量應(yīng)該為0.314 7 m3/h。

圖2 濃次氯酸鈉稀釋法配制次氯酸鈉工藝流程圖

濃次鈉有效氯濃度必須先給定，可以根據(jù)罐區(qū)的分析結(jié)果隨時(shí)調(diào)整，這樣相對(duì)較準(zhǔn)確。也可以就按照11.5%定值給定，若此有效氯波動(dòng)范圍在±10%，則配制好的稀次鈉有效氯含量也在±10%范圍內(nèi)波動(dòng)，如設(shè)定0.06%，實(shí)際配制好的稀次鈉有效氯值在0.054%～0.066%。

具體聯(lián)鎖控制程序?yàn)椋菏紫冉o定濃次鈉有效氯值，然后通過(guò)設(shè)定一、二、四期成品稀次鈉有效氯濃度具體值，根據(jù)當(dāng)前水流量顯示及內(nèi)置計(jì)算公式，計(jì)算出濃次鈉的加入量并將其作為濃次鈉流量的設(shè)定值來(lái)調(diào)整濃次鈉流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。

聯(lián)鎖程序每期各做2套，A流量計(jì)聯(lián)鎖和B流量計(jì)聯(lián)鎖，正常情況下A流量計(jì)聯(lián)鎖程序投用，若A流量計(jì)出現(xiàn)偏差較大或故障的情況，將聯(lián)鎖程序切換至B流量計(jì)聯(lián)鎖。

3 效益計(jì)算

（1）安全效益

不再使用氯氣，生產(chǎn)更加安全。

（2）經(jīng)濟(jì)效益

使用成品次鈉稀釋和原有方法配制次鈉，使用的原料未變，因此，成本未發(fā)生變化。與原工藝比較，一二期可各取消2臺(tái)18.5 kW堿泵，一二期各增加2臺(tái)3 kW濃次氯酸鈉泵。運(yùn)行均為開(kāi)一備一，則年節(jié)電11.16萬(wàn)元。

次鈉配制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，考慮崗位人員分析次鈉有效氯濃度可以更快地對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)整，計(jì)劃將配制崗位每班2人的定員改為1人，4個(gè)班組可減員4人，則年節(jié)約人工成本26萬(wàn)元。

工藝改造投資143.6萬(wàn)元，折舊費(fèi)用143.6×0.95÷14=11.37（萬(wàn)元），項(xiàng)目合計(jì)創(chuàng)效25.79萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)一年的使用，發(fā)現(xiàn)由于原料使用公司外售成品濃次氯酸鈉，為保證其穩(wěn)定性，pH值一般控制在14，稀釋后的次氯酸鈉pH值比較高，影響其氧化活性，后續(xù)將進(jìn)一步研究降低稀釋后次氯酸鈉pH值。