烧碱系统氯氢处理装置平衡改造

2017-03-13申文涛

氯碱工业 2017年11期

申文涛

(山东鲁泰控股集团鲁泰化学有限公司有限公司，山东济宁 272350)

山东鲁泰化学有限公司(以下简称“鲁泰化学”)隶属于山东鲁泰控股集团，第1期装置2005年投产，2012年烧碱产能达到了40万t/a。第2期装置投产后，氯氢处理工段第1期装置废弃不用，第2期装置电解第1期、第2期离子膜生产所产生的高温湿氯气和湿氢气。电解第1期、第2期装置投用后，氢气压力波动和氯气压力波动的调节工艺经常处于被动位置，氯氢处理装置运行不佳。2017年，氯氢处理工段进行了多项工艺改造，目前改造已基本完毕，装置稳定性大大增加，现将有关情况介绍如下。

1 氯氢处理装置的重要性

在离子膜法制碱生产工艺中，处理电解生产的高温湿氯气和氢气的氯氢处理工序还有一个更为重要的作用：稳定和平衡氯气和氢气压力[1]。在离子膜烧碱装置正常运行过程中，若出现电解槽某回路突然跳停、电解第1期突然跳停，或者电解第2期(电解第2期又分为A区和B区)的某区突然跳停或者其他异常情况，会导致烧碱系统氯氢压力瞬间大幅度波动，这时通过氯氢处理装置快速稳定氯气和氢气压力，保证其他电解槽的正常运行至关重要，如能及时恢复氯氢压差，既减少了经济损失，又能有效地保护电解槽，延长电解槽寿命[2]。

2 改造前运行中出现的问题

在改造前的生产过程中，装置运行很不稳定，经常由于氯气和氢气压力调节不及时，导致电解系统连锁跳停。具体状况有如下4点：①电解单回路跳停时，由于氯氢压力调节不及时，造成其他回路连锁停车；②第2期电解单区跳停时，氯氢压力调节不及时，造成其他回路连锁跳停；③氢压机自动调节阀气源线断开时，氢气压力波动，造成电解槽连锁跳停；④氢压机和电动机相连的高速轴断开，氢气压力波动，造成电解槽连锁跳停等问题，频繁停车，为鲁泰化学带来了巨大的经济损失，也对电解槽和氯气压缩机等重大设备产生了不可逆转的损伤。

为提高产能，增大效益，保障生产装置持续稳定运行，对氯氢处理装置进行4点工艺改造。

3 氯氢处理装置的工艺改造

3.1氢压机自动调节阀取压点变更

原氢压机自动调节阀取压点位于机后，由于机后压力受后面盐酸工段影响，调节作用不大，工段不得不解除连锁，改为手动调节氢压机单机回流气动阀。调节频繁，费时费力；而且一旦氢气压力出现大的波动，还会因调节不及时、不迅速、造成电解槽连锁跳停。经研究，把自控调节阀取压点改到每个氢压机的机前处，并设定好了连锁控制值。目前氢气系统压力全由气动阀自动调节，且调节迅速。

3.2氯气大回流变更

氯氢处理工段原大回流管道为DN100的氯气回流管道，由于生产负荷比较大，在电解系统紧急停车时，氯气回流速度比较慢，达不到紧急停车迅速稳定氯气压力的目标，并且经常产生大负压，对生产系统和电解槽是一种危害。研讨后，决定对大回流管道进行变更：在原有管路的基础上，把DN150管道更换为DN250管道，并把大回流终点移至泡罩塔进口弯头处，大大提升了氯气的回流速度。在工段不久前的紧急停车中，以往经常出现的大负压不见了，效果立竿见影。

3.3氯气尾气吸收的改造

氯氢处理工段有事故塔和废氯吸收塔2个废氯吸收装置串联。目前氯压机密封气和次氯酸钠罐区的尾氯都通过废氯吸收塔的循环碱液吸收后，废气由废氯吸收塔后塔顶风机排放到大气中，氯压机泄压管道和废氯吸收塔直接相连，紧急处置时，泄压氯气由废氯吸收塔碱液直接吸收。

该尾氯吸收工艺存在以下问题：在外售废硫酸和泄压时，单塔吸收不及时，氯气可能通过风机排放到大气中，造成大气污染。为排除这一隐患，把2台废氯吸收塔串联在一起，一级吸收改成了二级吸收，大大保障了生产装置的稳定性，进一步减少了氯气外逸的可能性。

技改后透平机去废氯吸收塔管道路线图如图1所示。

1—事故氯吸收塔；2—废氯吸收塔图1 技改后透平机去废氯吸收塔管道路线图Fig.1 Technically improved piping diagram of chlorinefrom turbocompressor to absorption tower

3.4氢气正压水封的改造

氢气正压水封原密封高度为50 cm，氢气压力达到5 kPa时才可以压破水封。在氯氢处理装置因氢压机跳停或其他原因造成机前压力极速提高时，不能保护电解槽氢气压力，极易造成电解槽连锁跳停[3]。而正压水封对电解槽装置的保护作用不明显。针对这一问题作了多方面研究，最后一致决定把水封高度下移18 cm。这样在氢压机机前总管压力达到3.2 kPa时，氢气就会通过氢气正压水封进入大气，机前总管压力将不再提升，有效地保护了电解装置的稳定运行。在最近一次的氢压机断轴事故中，氢气通过水封进入大气，氢气总管压力最高达到了3.23 kPa，给工段人员留出了应急处置时间，成功保证了电解槽稳定运行。