次氯酸钠制备工艺技改措施及节能分析

廉雅斌，杨波

（天津市化工设计院，天津 300193）

目前国内生产次氯酸钠的一般方式为：首先将液氯气化，然后采用碱液喷淋的方式进行反应吸收。

原工艺液氯气化后，在缓冲罐内与氮气长时间接触会残留爆炸性物质二氯化氮，必须定时排放，在排放过程会带出氯气也存在泄漏、中毒风险[2]。同时原先工艺在拆装液氯钢瓶接口时会散发少量氯气，在安装时存在垫片不正，导致泄漏的情况，另外装卸车操作程度复杂并且缺少有效的有毒气体报警装置，安全连锁装置和尾气处理装置，能耗偏高。天津科迈化工于2015年针对以上工艺安全及节能的问题进行如下技术改进措施。

1 储运工序

本次技改将1t液氯钢瓶改为21m3集装罐，机动车摘挂留下集装罐，降低装卸劳动强度、免除从库房到生产现场的运输、以及吊装重瓶的重复劳动和安全风险。集装罐出口安装符合要求的闸阀和电控液动球阀，电控液动球阀的信号与现场有毒气体报警器连锁，如果发生泄漏，电控液动球阀立即关闭，终止进料。原生产装置同时使用4瓶液氯4个进口控制，改为一个入口，减少泄露点和操作复杂程度。现将装车管线上增加管线局部排风设施，在装卸车开始、完毕时启动风机，排空连接管线中的残余氯气，避免带氯操作和有氯气的泄漏、杜绝接口渗漏的可能，提高装卸车操作安全性。

2 反应工序

改进后工艺采用液氯与氢氧化钠溶液在15℃以下反应制备次氯酸钠水溶液。在确保制冷条件下温度可控，液氯不经气化直接通入深4 m，直径6m，容积140cm3的碱液反应釜中，出口设分布孔减压均匀释放，在碱液始终过量条件下充分搅拌，在冷介质循环冷却同时使液氯与液碱充分中和反应，同时设置反应超温、搅拌故障连锁停液氯供应源，连锁切断液氯进料。并且在反应釜上部增加局部排风设施，将可能溢出的氯气吸至尾气吸收塔，与液碱进行中和反应，避免反应釜上部存留氯气。此项技改与原工艺对比，不仅可以避免缓冲罐内残留爆炸危险性物质二氯化氮，还避免了排放过程中的泄漏、中毒风险，降低氯泄漏可能，做到对环境无污染，更加安全可靠。此外从能量角度考虑原工艺液氯气化吸收部分热量，反应剧烈，而液氯直接反应，反应活性有所降低，放热稍有减少，安全性更高。

3 吸收工序

氯气使用开敞式厂房结构，同时设置局部排风和事故排风设施对氯气进行吸收处理。具体方案如下：次氯酸钠车间增设一Ф1000x4500碱喷淋吸收塔，填料采用25mm塑料鲍尔环。一旦发生泄露，连锁报警装置启动后分别开启引风机、事故风机、碱液循环泵，进行排气、溶解、吸收。吸收塔吸收能力按事故排风区域5min换气的量计算（即事故排风换气12次/h）计算得出风量为2904m3/h(含氯气224.7kg/h)，采用循环泵打碱液循环的方法吸收，循环量为7倍实际需要量。紧急状态时采用进碱液循环，经计算可吸收3000 m3/h(含氯448kg/h)包括70 m3/h氯气和44.8cm3/s液氯。

4 管道材料的选择

根据工厂生产经验和材料选用经验，液氯可使用碳钢管道，但由于外腐蚀性、检修期意外淋水、氯泄漏对周围的腐蚀性，采用不锈钢管，延长使用周期。存有氯气的管道采用增强FRP+PVC、聚氯乙烯材质或者聚四氟阀门和管道。与含氯液体接触的管道采用钛材，耐液相氯腐蚀。次氯酸钠成品采用衬四氟材质的管线和设备。液氯为A2类流体，使用软垫片时，选用凹凸面法兰。螺栓选用外衬塑螺栓或不锈钢螺栓，并采用隔膜阀作为切断阀。由于氯的强腐蚀性，所有设备管道应定期更换，检查腐蚀和老化程度。

5 节能分析

国内的次氯酸钠制取过程能耗为：液氯气化的加热量、氯气和碱反应热的冷却量。原工艺采用0.4MPa的蒸气作为热源，气化潜热γ=2113.2kJ/kg,蒸气单价200元/t，液氯气化潜热γ=287.7 kJ/kg，则每汽化1t液氯需消耗蒸气136.22 kg/T氯。汽化液氯的蒸气消耗为200×0.136=27.2元/T氯。

原工艺氯气反应得反应热采用36%乙二醇溶液，作为循环制冷剂。36%乙二醇溶液密度ρ=1060kg/m3,冷冻机出口温度5℃，进口温度10℃，制冷剂的比热为3.41 kJ/kg.k，经计算每生产1t氯气需要制冷剂的量为85.29T/T氯。

液氯直接氯化，采用大冷YCLG20CF2B乙二醇螺杆机组，制冷量为550kW，运用公式Q=CP·M·△T计算得乙二醇循环量为111.3t/h,压缩机电机功率250 kW、油泵电机功率3.0 kW、配套DBNL-350凉水塔风机功率11 kW，潜水泵300QJ200-30/2功率25kW，采用100 m3/h,功率22 kW循环水泵输送制冷剂。乙二醇运行成本为（250+3+11+25+22）×0.9÷111.3=2.51元/t，用于移热消耗制冷剂费用为214.08元/t氯。

若采用改进工艺，液氯汽化热由反应热提供，不但可以降低蒸汽消耗，还可降低制冷剂的消耗，改进工艺制冷量为68.41 t/t氯。所以采用液氯方式每消耗1t氯气的运行费用为171.71元。两种工艺运行费用相差241.28-171.71=69.57元/t氯。

综上所述得出以下结论：此项技术改进在工艺安全性和节能方面有显著提高，使次氯酸钠的生产工艺更加安全、经济、合理。