0727 氯碱生产系统氯气压力上升的原因

氯氢处理
氯碱生产系统氯气压力上升的原因
谢学献*,张故轩
(中平能化集团开封东大化工有限公司,河南开封475003)
[关键词]电解;氯处理;液氯;汽化
[摘 要]根据中平能化集团开封东大化工有限公司烧碱实际生产情况,介绍了系统氯气压力升高的原因,有针对性地制定了相应措施,实施后避免了氯气压力突然升高的情况,稳定了生产。

[中图分类号]TQ 028.2 [文献标志码]B [文章编号]1008-133X (2011)04-0020-03
Causes of press ure rise of chlorine gas in chlor alkali production syste m
X I E X uex ian,Z HANG Guxuan
(Ka ifeng Dongda Che m ical Industry Co .,Ltd .,Zhongping Energy Che m icalG roup ,K aifeng 475003,Ch i n a)
K ey word s :
e lectrolysis ;chlori n e treat m en;t liquid ch l o r i n e ;vaporization
Abstrac t :The causes of ch l o r i n e gas pressure rise w ere analyzed based on the practical production
situation of caustic soda in Ka ifeng Dongda Che m ical Industr y Co .,Ltd .,Zhongp i n g Energy Che m ica l Group.M easures w ere w orked out and i m ple m ented ,thus avo idi n g the abrupt rise o f ch l o rine gas
pressure and stab ilizi n g production .
1 氯气生产现状
中平能化集团开封东大化工有限公司(以下简称 开封东大 )目前烧碱生产能力为18万t/a ,分为2个系统:老系统3万t/a 隔膜法烧碱和5万t/a
离子膜法烧碱及其氯氢站;新系统10万t/a 离子膜法烧碱及其氯氢站。

氯气产量15.7万t/a ,下游氯产品耗氯7万t/a ,生产系统的氯气平衡主要靠产品液氯。

耗氯产品除盐酸用液氯尾气生产,其余均用原氯生产。

为满足不同氯产品的生产需要,系统氯气压力控制在0.15~0.20MPa 。

若氯气压力过低,不能满足后续生产氯乙酸和ADC 发泡剂的用氯量,无法发挥设备的生产能力,生产效益达不到最大化。

若氯气压力过高,则会影响安全生产,问题更严重: 系统氯气压力突然升高会影响盐酸工段氯气与氢气的流量比,严重影响盐酸合成炉的安全生产; 氯气压力持续上升会造成老系统氯氢站氯气泵前正压,当隔膜电解槽内氯气压力高于氢气压力时,会透过隔膜进入阴极室,严重影响隔膜电解槽的安全生产;
氯气压力持续过高会造成新系统氯氢站透平机喘振,严重磨损透平机零部件,大幅度增加维修费用。

所以严格控制系统氯气压力范围是十分必要的,尤其在系统氯气压力升高时,必须及时查找原因和调节控制。

以下是生产系统氯气压力突然升高的5次实例。

2 空压气串入氯气系统引起氯气压力升高
2008年6月某日白班,老系统氯气压力突然从0.15MPa 升至0.27MPa ,调度中心当班操作人员立即通知电解岗位降低电流负荷,同时检查各耗氯产品是否突然停车。

检查结果是各耗氯产品生产正常,没有减量生产和停车情况,液氯储槽没有液位超标情况。

可电解槽负荷降低之后,氯气压力仍无下降趋势。

调度中心立即向生产部长汇报,同时继续查找原因。

生产部长根据当时负荷情况,断定可能有其他气体串入氯气系统,让各生产岗位化验氯气纯度。

3m i n 后,接到盐酸岗位的化验结果,氯气纯度(体积分数,下同)只有30%,氯氢站纯度只有80%。

此时冷冻机运行正常,而且液态氟液位正常,
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第47卷 第4期2011年4月
氯碱工业
Chlor A lkali I ndustry
Vo.l 47
,No .4Apr .,2011
*[作者简介]谢学献(1966 ),男,助理工程师,现任中平能化集团开封东大化工有限公司生产部副部长。

[收稿日期]2010-06-28
不可能是氟利昂漏入氯气系统;氯氢站氯气纯度远远高于盐酸工段氯气纯度,不可能是氯氢站泵前管道有漏点;液氯包装工段采用空压法包装,极有可能是空压气经液氯储槽平衡管串入氯气系统。

调度中心立即指挥液氯包装岗位操作人员检查正在包装的液氯储槽和各阀门状态,发现正在包装的液氯储槽平衡阀没有关到位。

当班操作人员将平衡阀彻底关闭后,系统氯气压力逐渐下降,生产恢复正常。

老液氯包装系统采用压缩空气法,压缩空气压力控制在0.6M Pa。

开始包装之前,先将包装槽与生产系统隔离,即确认下氯阀、平衡阀关闭。

然后打开空压阀、出氯阀进行包装操作。

此次操作因操作人员未能有效关闭平衡阀,导致压力为0.6M Pa的压缩空气经平衡阀进入压力不足0.15M Pa的液氯尾气分配台,再进入液化器、氯氢站原氯分配台和各耗氯工段,导致了氯气系统的压力大幅度升高。

防范措施如下: 加强液氯包装操作人员的培训,保证不出现误操作,阀门开关要到位; 定期检查液氯储槽关联阀门的气密性,保证设备完好; 液氯包装工段加强与液氯、冷冻工段的联系,特别是开始包装和结束包装时,密切关注氯气系统压力。

3 氯压机泵前管道明显漏点引起氯气压力升高
2009年5月某日白班,老系统氯气压力由0.16 M Pa逐渐升至0.22MPa,调度中心立即通知老系统电解槽降低负荷(当时5万t/a离子膜电解装置正在改造中),同时检查耗氯工段的生产情况。

电解槽电流负荷降低后,氯气压力几乎没有下降。

隔膜电解氯气体积分数为96%,氯氢站干燥后氯气纯度只有87%。

根据化验结果断定:氯气处理负压系统一定存在漏点,而且是较大的漏点。

氯氢站当班操作人员认真检查后,未发现漏点。

此时调度中心当班操作人员将原因锁定在了5万t/a离子膜法烧碱电解槽至氯氢站的氯气管道上。

检查结果发现: 5万t/a离子膜法烧碱装置正在改造氯气水封,氯气总管至水封的管道已经截断,断口有明显吸气声,大量空气由此进入氯气系统。

用塑料薄膜将氯气总管上开口的管子包扎后,系统氯气压力明显下降,再化验干燥后的氯气纯度,已经明显好转。

最后用盲板将断开的管口堵上,问题彻底解决。

防范措施如下。

要求工程改造小组在施工过程中,凡是牵涉到工艺管线的工作,一定要与调度中心提前联系,确认不影响生产系统正常运行的情况下方可动工。

在老氯氢站的一端,找机会在5万
t/a离子膜法电解工序至老氯氢站的氯气管道上增加盲板,使5万t/a离子膜法烧碱电解系统与氯氢站有效隔绝。

4 液氯储槽液位超标引起的氯气压力升高
2009年11月某日夜班,老系统氯气压力由0.16M Pa逐渐升至0.20M Pa,考虑到尚未影响到安全生产,调度中心暂时没有安排降低电解槽电流负荷,而是先检查各耗氯工段生产是否正常。

检查至液氯工段时,发现尾气分配台有结霜。

这种情况极有可能是因为液氯储槽已经漫槽,液氯经平衡管溢流至尾气分配台。

调度中心巡检人员立即让液氯工段当班操作人员倒槽;倒槽后,系统氯气压力逐步下降并恢复正常。

原来,液氯当班操作人员从远传液位计显示看液氯的液位只有75%,还未达到倒槽的规定液位(要求液氯液位达到80%倒槽),而实际上该槽液氯液位已经超出了液位高限。

防范措施如下。

液氯储槽远传液位计要定期校验。

液氯储槽的现场磁翻板液位计要加强维护保养,确保液位显示的准确性。

为便于根据经验观察液位,将磁翻板液位计的保温材料从下到上去掉一部分,使磁翻板液位计后边的管子露出一小部分,通过观察管子上结霜高度来判断液氯液位。

5 电解槽开车时低纯度氯气吸收不畅造成的氯气压力升高
2008年3月,离子膜法烧碱10万t/a系统(工程分2期安装,第1期5万t/a、第2期5万t/a,共6台电解槽)第2期工程安装结束,系统停车3天进行管道汇口。

在系统开车时,先开3台电解槽,低纯度氯气仍然由次氯酸钠工段吸收。

当电解槽电流升至2k A,透平机氯气出口由泄压阀送次氯酸钠生产工序改为通过氯气分配台送次氯酸钠生产工序,随后电流升至3kA。

这时氯气压力升高十分明显,不到5m in已经达到0.25M Pa,透平机开始有喘振前兆。

因这次开车是第2期工程首次投入运行,为生产安全,决定将电流降平,认真检查系统。

电解槽电流降平后,从离子膜电解到氯氢站、再到液氯、次氯酸钠工段,各专业组检查后均未发现问题。

调度中心人员怀疑可能是次氯酸钠工段吸收氯气量小引起的氯气压力升高。

电解槽再次开车时,同样的问题又发生了,调度中心人员迅速到次氯酸钠工段,让当班操作人员将进塔氯气阀门开大;随后,氯氢站反映氯气压力下降。

原来,10万t/a离子膜法装置第1期工程开车时,每次开车前先开1台或2台电解槽,次氯酸钠工段操作人员对进塔氯气阀门有一经验开度;
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第4期 谢学献等:氯碱生产系统氯气压力上升的原因 氯氢处理
而这次开车先开了3台电解槽,氯气量相对较大,次氯酸钠工段仍然用以往的经验来操作,不能完全吸收系统所产生的氯气,导致系统的氯气压力升高。

防范措施如下。

电解槽开始升电流时,次氯酸钠工段在保证次氯酸钠塔内负压的情况下,尽量开大进次氯酸钠塔氯气阀门。

如果次氯酸钠工段不能完全吸收开车初期低纯度氯气时,可将低纯度氯气送氯乙酸氯化或ADC发泡剂的次氯酸钠工段、氯化工段吸收。

6 汽化的氯气串入氯气系统引起氯气压力升高
2008年7月,生产系统安排了大修,共3天。

在10万t/a离子膜法烧碱装置检修结束后的开车过程中,当氯气纯度达到向液氯工段输送的条件(氯气体积分数大于80%,氯中含氢体积分数低于0.4%)时,打开氯气分配台去液氯工段的阀门,氯气压力从0.1M Pa迅速升至0.3M Pa,新系统氯氢站氯压机开始喘振。

调度中心立即通知电解工段降低电流负荷,同时通知次氯酸钠工段加大氯气吸收量;大约3m i n后,氯气压力降至0.25M Pa,透平机停止喘振。

分析原因,在氯气送液氯工段之前,氯气压力正常,说明氯气压力升高的原因是液氯工段发生问题。

检查液氯工段时发现,除了正在生产的液氯储槽之外,其余几台液氯储槽压力均在0.35M Pa以上。

原来,新系统停车后,液氯储槽内的液氯在当天就完成包装。

因系统停车时间长,该工段安排操作人员关闭液氯储槽上所有阀门。

由于液氯储槽内残留的液氯会逐步汽化,因此同时安排操作人员定时开启次氯酸钠塔吸收汽化氯气,以保证液氯储槽内压力在安全范围之内。

在系统开车之前,液氯工段未及时将液氯储槽内汽化产生的氯气处理,所以氯氢站打开氯气分配台至液氯工段的阀门后,液氯工段打开氯气液化器至液氯储槽的下氯阀门时,液氯储槽内汽化的氯气迅速进入液化器、原氯管道和原氯分配台,导致新系统氯气压力升高。

防范措施如下。

系统长时间停车时,次氯酸钠工段要准备充足的碱液,以备吸收残留液氯汽化产生的氯气。

系统长时间停车再次开车之前,液氯工段首先要处理液氯系统残存的氯气,保证电解槽开车时液氯系统的压力在0.15MPa以下。

7 结语
生产系统氯气压力的稳定,是安全生产的保证。

系统氯气压力的平衡,既要靠调度中心合理的调度分配,也要靠各相关工段的精心操作。

当系统氯气压力上升时,万不可掉以轻心,迅速查找原因并想办法解决问题是当务之急。

[编辑:蔡春艳]
(上接第19页)
该流程的特点是:酸混合槽中的加酸量调节范围宽,氯酸盐反应器的淡盐水溢流到酸化罐后,可调节酸化罐淡盐水的p H值,稳定了阳极液槽淡盐水的p H值,真空脱氯系统不受影响。

有试验证明:85 以上的淡盐水在适当酸度条件下,只停留20m in 以上就可分解部分氯酸盐。

因此,在此流程中,阳极液槽起到了分解部分氯酸盐的作用。

但由于通入低压蒸汽,汽液直接混合(低压蒸汽起到搅拌、控制温度的双重作用),降低了淡盐水浓度,不利于系统水的平衡。

氯气去氯气负压总管,降低氯气分压,减小放出二氧化氯气体的浓度,提高了氯气的使用价值,经济效益可观。

实践证明:氯酸盐反应器在稳定进料量和加酸量的前提下,提高温度有利于氯酸盐的分解;在稳定进料量和温度的前提下,增大加酸量,可有效提高氯酸盐的分解率;在稳定加酸比例和温度的前提下,要提高进料量并提高分解率,必须加大氯酸盐分解槽的体积。

选择合适的分解温度、加酸量和盐水进料量,应根据二次精盐水中的氯酸盐含量、电解槽产生的氯酸盐量、氯酸盐的分解率等因素综合考虑。

4 结语
氯酸盐的生成不仅消耗大量的主要产品,降低电流效率,增加电耗,还会严重腐蚀蒸发设备,降低成品碱的品质。

在生产中,从诱发产生氯酸盐的源头、环节着手控制,就能使氯酸盐造成的损失降到最小。

例如,电解槽阳极液出口的淡盐水p H值一般控制在3~5,氯酸盐质量浓度最好控制在15g/L以下;电解槽阴极电解液中的氯化钠质量分数控制在0.003%以内,氯酸盐质量分数在0.0015%以下。

如果电解槽阳极液出口的氯酸盐质量浓度达到25 g/L以上,必须对氯酸盐分解系统的工艺指标进行优化调整,既使氯酸盐较大程度地分解,又减少物料、能源消耗。

同时,采用分流法或排放法相结合,可解决淡盐水闭路循环使用造成杂质的富集。

如果综合利用上述降低系统氯酸盐含量的方法,效果会更好。

参考文献
[1]陈伍平,张 鎏.无机化工工艺学[M].北京:化学工业
出版社,2001.[编辑:蔡春艳]
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氯氢处理 氯碱工业 2011年。