事故氯处理装置的工艺优化
2015-06-29张龙中盐安徽红四方股份有限公司安徽合肥230022
张龙(中盐安徽红四方股份有限公司,安徽合肥230022)
事故氯处理装置的工艺优化
张龙
(中盐安徽红四方股份有限公司,安徽合肥230022)
摘要:针对氯碱生产事故氯处理装置中产生的副产品次氯酸钠溶液含量低的问题,采取增加一套次氯酸钠生产装置的方法,将低含量次氯酸钠中的有效氯再次吸收,达到满足市场需求,降低生产成本的目的。
关键词:工艺优化;事故氯处理;13%次氯酸钠
中盐安徽红四方股份有限公司利用合肥化工企业整体整合搬迁至肥东经济循环示范园的机会,对事故氯处理装置进行了技术革新及产品扩能,形成了4万吨/ 年13%以上次氯酸钠产品生产能力。
1 原设计中事故氯装置工艺简介
中盐安徽红四方氯碱装置事故氯处理装置原设计施工中主要承担三项任务:一是吸收液氯充装装置及各设备尾气;二是防止氯气主管正压造成的氯气外逸及事故停动力电;三是负责电解正常开停车时氯气外逸的吸收工作。原设计能力可生产1万吨/年次氯酸钠溶液,有效氯约在8%~10%之间。
上述废氯气进入除害塔下部,与循环碱液逆流接触进行吸收反应,吸收后的尾气中氯气含量可达到45mg/m3以下,再通过除害塔顶部的尾气风机排入大气。
从除害塔底部出来的吸收液流入次氯酸钠循环槽,由除害塔循环泵送出经除害塔冷却器被循环水冷却后返回除害塔,与氯气继续反应,直至循环液中有效氯达到5%时,送入吸收塔制成有效氯10%以下的次氯酸钠溶液产品,由次氯酸钠成品泵送至罐区。
次氯酸钠循环槽作为配碱功能使用时,向槽中加入32%的NaOH,并加水配制成15%~18%的稀碱液,该槽同时也可作为除害塔、吸收塔的循环槽。
废气系统配有碱高位槽,在系统事故状态下,碱高位槽出口开关阀打开,进入除害塔吸收系统事故状态下溢出的氯气。
2 存在的问题
2.1设备选材有误,不耐腐蚀
次氯酸钠销售市场上主要是有效氯含量13%以上的产品,原事故氯处理设计施工时没有考虑市场因素,吸收设备选材不能耐超过10%以上高含量有效氯溶液的腐蚀。
2.2冷却装置不够,冷量不足
次氯酸钠溶液是一种不稳定的化合物,易分解,温度高于30℃时,保存期为3~4天,最佳贮存温度为29.4℃以下;温度每升高5℃,分解速度就增加一倍。
碱液吸收氯气生成次氯酸钠的过程中,放出大量反应热。如果热量不及时移走,会导致副产物产生。
主要反应过程:
2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O+103.1kJ/mol
3Cl2+ 6NaOH=5NaCl + NaClO3+3H2O
而原设计施工中,考虑该装置吸收废氯的量小,反应生成热也不会太大,因此在除害塔及吸收塔中没有设置冷却装置,只是在循环泵出口各加一台板换用+5℃水冷却循环液,特别是吸收塔的板换面积只有46.5m2。如果原设计施工方案不改动,难以生产高含量的次氯酸钠产品,原因一是瞬间反应剧烈,放出大量热量,造成循环液温度上升过快,无法生产次氯酸钠;二是吸收塔材质为玻璃钢,填料为塑料,在高温下易变形,造成设备损坏及管道堵塞。
3 采取的方案
为了满足市场需求,同时充分利用事故氯装置产生高含量的次氯酸钠溶液,扩大次氯酸钠产能,考虑到公司氯碱装置施工还未结束,在氯氢处置装置北面空地增加一套2万吨/年次氯酸钠生产装置,利用事故氯装置产生的低含量次氯酸钠溶液继续吸收尾氯生产13%以上的次氯酸钠产品。
新增加的次氯酸钠装置包括一台Ф1400*3500的钛反应器,内加两路冷却盘管,换热面积7.5m2,通+5℃水用以控制反应器中心温度不要过高;一台THC10BW- 0.6/90- 80换热器,换热面积30m2,两台内设冷却盘管的成品槽,用以循环与分别盛放13%和14%次氯酸钠成品;另在原吸收塔循环液出口加一台列管式换热器。
原事故氯装置循环槽用于配碱及贮存低含量次氯酸钠溶液,除害塔及吸收塔吸收液有效氯含量控制在较低水平,以确保事故氯装置安全生产。这部分吸收液根据分析数据及时输送到新次氯酸钠装置,用尾氯生产合格的次氯酸钠产品。
该方案2014年初动工,两个多月完成施工,4月份完成试生产,获得了合格的次氯酸钠产品。
4 方案效果
4.1降低单耗,提升产品品质
由于充分考虑到新增次氯酸钠装置反应热及次氯酸钠稳定性问题,冷却设施完善,冷量充足,反应温度控制在29℃以下,降低了副反应,氯耗、碱耗也大大降低,次氯酸钠溶液中氯化钠成分相应减少,产品品质得到了提升。
2014年4~9月合计产次氯酸钠12970吨,有效氯含量13.8%,完全达到改造要求,见表1。
表1 2014年4~9月次氯酸钠产品产量及质量
4.2符合清洁节能生产要求
在氯碱事故氯处理装置中吸收液中最终有效氯含量不能太高,否则吸收塔上的引风机排放口有氯气外逸,造成环境二次污染,因此事故氯处理装置吸收液一旦达到工艺指标,立即更换。将低含量次氯酸钠用再次吸收尾氯的方法提高有效氯含量。技改后不会引起环境二次污染,符合国家清洁节能生产的要求。
5 结论
从几个月的生产运行来看,利用事故氯处理装置生产13%以上次氯酸钠溶液,无论是在工艺技术、还是经济上都是可行的。节约了单耗,降低了生产成本,减少了环境二次污染的可能性,符合国家节能清洁生产要求,取得了很好的经济效益和社会效益。□
doi:10.3969/j.issn.1008- 553X.2015.02.019
中图分类号:TQ114.16
文献标识码:B
文章编号:1008- 553X(2015)02- 0053- 02
收稿日期:2014- 10- 31
作者简介:张龙(1982-),男,安徽合肥人,助理工程师,主要从事生产工艺管理工作,13866165663,1123753708@qq.com。