次氯酸鈉連續(xù)化生產(chǎn)裝置的運行

丁海颶，陳再昕，張高峰

(萬華化學(xué)(寧波)氯堿有限公司，浙江 寧波 315812)

次氯酸鈉是一種無機物，微黃色，有類似氯氣的味道，具強氧化性。次氯酸鈉溶液用于消毒、殺菌及水處理，也適用于一般工業(yè)產(chǎn)品。次氯酸鈉是氯堿企業(yè)主要的副產(chǎn)品之一。

1 新建連續(xù)性自動化次氯酸鈉生產(chǎn)裝置的必要性

萬華化學(xué)(寧波)氯堿有限公司原有1套次氯酸鈉生產(chǎn)裝置(填料塔循環(huán)吸收工藝)，為間歇性批次生產(chǎn)，自動化水平相對較低，產(chǎn)品制作時間長，生產(chǎn)的次氯酸鈉產(chǎn)品中有效氯、游離堿指標(biāo)波動大且不穩(wěn)定。為滿足市場需求，規(guī)模化生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的次氯酸鈉產(chǎn)品，同時，為提高生產(chǎn)裝置的氯平衡能力，提高裝置本質(zhì)安全、自動化水平，快速調(diào)整氯產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，拓寬銷售市場，提高企業(yè)競爭力，公司決定新建一套連續(xù)性全自控的次氯酸鈉生產(chǎn)裝置。

2 裝置規(guī)模

新建次氯酸鈉裝置規(guī)模20萬t/a，消耗汽化氯氣2.3萬t/a。

3 技術(shù)方案及工藝流程

3.1 次氯酸鈉生產(chǎn)原理

氯氣與堿液接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成次氯酸鈉，反應(yīng)方程式如下:

3.2 主要設(shè)備

新建1 套填料塔、循環(huán)堿槽與4臺降膜吸收器，配套建設(shè)1臺冷卻器、2臺循環(huán)堿泵和2臺次氯酸鈉成品槽(見表1)。

表1 次氯酸鈉連續(xù)化生產(chǎn)裝置主要設(shè)備

3.3 工藝流程

來自罐區(qū)的食品級15%～18%(質(zhì)量分數(shù))燒堿進入循環(huán)堿槽，經(jīng)循環(huán)堿泵加壓、冷卻器冷卻后，進入降膜吸收器頂部，與汽化氯氣進行反應(yīng)，生成次氯酸鈉。當(dāng)其中游離氯質(zhì)量分數(shù)達到11%～13%時，產(chǎn)品經(jīng)次氯酸鈉成品槽送至成品罐區(qū)；極少量未完全反應(yīng)的尾氣經(jīng)填料塔和事故塔兩級吸收，處理合格后排放。工藝流程如圖1所示。

圖1 次氯酸鈉連續(xù)化生產(chǎn)裝置工藝流程簡圖

4 次氯酸鈉生產(chǎn)裝置運行情況

該項目于2020年12月28日通入氯氣試運行，產(chǎn)量控制在5～20 t/h，裝置運行穩(wěn)定，各項技術(shù)參數(shù)在控制指標(biāo)范圍內(nèi)。通過幾次整改，裝置實現(xiàn)自動化控制，生產(chǎn)過程達到零操作。配堿、負荷調(diào)節(jié)、出料等通過濃度在線控制、比例控制等措施，實現(xiàn)自動化操作。自開始測試已連續(xù)運行3個月，產(chǎn)品質(zhì)量合格率100%。產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，有效氯質(zhì)量質(zhì)量分數(shù)偏差可以控制在±0.3%。生產(chǎn)出有效氯質(zhì)量分數(shù)約11.8%、游離堿質(zhì)量分數(shù)0.4%的次氯酸鈉產(chǎn)品。裝置具備全自控、連續(xù)化生產(chǎn)能力，項目達到預(yù)期效果。

5 連續(xù)化生產(chǎn)裝置的優(yōu)勢

5.1 本質(zhì)安全方面

(1)次氯酸鈉生成反應(yīng)過程中未反應(yīng)完全會導(dǎo)致次氯酸鈉中游離堿含量超標(biāo)(游離堿指標(biāo)0.1%～1%)，而反應(yīng)過度會造成次氯酸鈉分解，氯氣逸出導(dǎo)致環(huán)境污染、人員傷害。因此，在設(shè)計中，在降膜吸收器中反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣再經(jīng)填料塔+廢氣處理裝置兩級吸收處理后，排入大氣，從本質(zhì)上避免了在極端情況下反應(yīng)過度而導(dǎo)致氯氣逸出事故的發(fā)生。

(2)連續(xù)性次氯酸鈉裝置增加了氯氣與循環(huán)堿量、ORP、吸收塔壓差等15項保護性聯(lián)鎖；氯氣控制方式統(tǒng)一采用比例控制，減少了計算過程及操作，降低了操作事故的概率。

5.2 工藝技術(shù)方面

(1)由間歇性生產(chǎn)改為連續(xù)性生產(chǎn)，產(chǎn)量更加可控。經(jīng)測試，次氯酸鈉產(chǎn)量在4～28 t/h范圍隨時調(diào)整，有利于計劃安排生產(chǎn)。

(2)生產(chǎn)過程由試紙測試改為原料比例控制，產(chǎn)品質(zhì)量更加可控、穩(wěn)定。

5.3 裝置智能化

(1)裝置定位無人化操作，原始開車后，整個生產(chǎn)過程外操不參與控制。

(2)生產(chǎn)過程通過比例控制，根據(jù)需求調(diào)整補充堿量，直接完成負荷調(diào)整。

5.4 運行成本方面

(1)減少次氯酸鈉裝置固定外操1人。

(2)減少生產(chǎn)過程中間品取樣分析10次/天。

6 裝置主要生產(chǎn)成本對比

(1)原料32%堿。連續(xù)化次氯酸鈉裝置副反應(yīng)少，噸次氯酸鈉耗32%堿量由0.44 t降低至0.435 t。

(2)電耗。原間歇性次氯酸鈉生產(chǎn)裝置一段堿泵55 kW、二段堿泵22 kW、風(fēng)機18.5 kW;連續(xù)性次氯酸鈉生產(chǎn)裝置半成品泵22 kW、成品泵22 kW，新增配堿泵11 kW。噸次氯酸鈉電耗降低42.5%。

7 結(jié)語

連續(xù)性次氯酸鈉生產(chǎn)裝置的投入，必將為公司創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益，對實施創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略，及時調(diào)整產(chǎn)品布局，有效化解市場風(fēng)險，保持企業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。