盐酸生产中的质量控制

明坤，薄振海，王尚

（青岛海晶化工集团有限公司，山东青岛266409）

盐酸生产中的质量控制

明坤，薄振海，王尚

（青岛海晶化工集团有限公司，山东青岛266409）

介绍了二合一石墨合成炉与降膜吸收器生产盐酸的工艺及盐酸生产过程中可能存在的质量问题，并对盐酸质量指标的控制提出了判断与解决措施。

盐酸；质量；石墨合成炉；降膜吸收器

青岛海晶化工集团有限公司（以下简称“青岛海晶”）老厂区的液氯盐酸厂氯化氢工段原配套有8台循环水冷却夹套式二合一石墨合成炉，4套降膜吸收系统。为能够有效利用合成炉反应热，节能降耗，提高经济效益，自2007年11月开始，安装第一台副产蒸汽型二合一石墨合成炉，并于2008年3月顺利投产，然后于2008年内陆续将另外3台冷水型合成炉更换为副产蒸汽型合成炉，于2010年将第五台冷水型合成炉更换为副产蒸汽型合成炉。5台副产蒸汽型石墨合成炉可满足电石法PVC对氯化氢气体需要，并且副产出的余热蒸汽平稳、合格，为公司带来了巨大收益，原有冷水型合成炉保留4台作为备用设备，配套的降膜吸收盐酸生产系统仍保持4套。为电石法PVC供氯化氢气是老厂区氯化氢工段的主要职责，同时，生产高纯盐酸、工业盐酸，平衡氯气也是氯化氢工段的职责。

青岛海晶搬迁后，新区改用乙烯法生产聚氯乙烯，新区氯碱厂液氯盐酸工段不再需要为后续装置供氯化氢气，而是以生产盐酸平衡氯气为任务，配套2台副产蒸汽型二合一石墨合成炉，2套降膜吸收系统。

目前生产的工业盐酸作为产品销售，高纯盐酸一方面作为产品销售，另一方面满足公司内二次盐水、离子膜电解、脱硝及脱盐水站、VCM装置等用户的使用。

1 盐酸生产工艺流程

新区盐酸生产系统由“石墨合成炉+冷却器+一级降膜吸收器+二级降膜吸收器+尾气塔”组成，具体如下。

由液氯工序输送过来的氯气经氯气缓冲罐后，进入合成炉的氯气管路，经过氯气切断阀、调节阀、手阀，进入合成炉底部的氯气灯头。由氢气处理输送过来的氢气经氢气缓冲罐，进入合成炉的氢气管路，经过氢气切断阀、调节阀、手阀，进入合成炉氢气灯头。氯气和氢气经在合成炉灯头处混合燃烧，生成氯化氢气体。

石墨合成炉与冷却器是一体式设备，高温氯化氢气体直接进入冷却器由循环水冷却降温。

氯化氢气由石墨冷却器进入一级降膜吸收器上部，与来自二级降膜吸收器的稀酸并流接触吸收，后汇流到工业盐酸或高纯盐酸总管，然后进入盐酸贮罐，未吸收的氯化氢气由一级降膜吸收器下部出来，进入二级降膜吸收器上部，与来自尾气塔的稀酸并流接触吸收，后进入一级降膜吸收塔上部，未吸收的气体进入尾气塔底部，尾气塔是填料塔，吸收水由尾气塔上部加入，与尾气塔底部进入的氯化氢气逆流接触吸收，形成稀酸，由尾气塔底部进入二级降膜吸收器顶部，剩余尾气（成分是过剩氢气）放空。

无离子水由水泵加压进入合成炉下部的炉体夹套中，与石墨炉体进行热交换，吸收氢气、氯气的燃烧反应热后进入蒸汽闪发罐，闪蒸产生蒸汽，进入蒸汽总管，送往用户使用。

盐酸生产工艺流程图见图1。

图1 盐酸生产工艺流程图

2 高纯盐酸的质量指标

青岛海晶生产高纯盐酸按中华人民共和国化工行业标准《HG/T2778-2009高纯盐酸》要求执行，具体如下。

（1）外观：无色透明液体。

（2）高纯盐酸应符合要求见表1。

青岛海晶生产的高纯盐酸长期以来质量稳定，指标合格，满足上述标准要求，达到优等品等级，但仍然不可避免地存在少数的质量波动问题。

表1 高纯盐酸要求

3 生产中出现的问题及解决措施

3.1 总酸度的波动

青岛海晶要求控制高纯盐酸酸度指标在≥31%，实际生产中一般控制在31.2%～32%，曾出现过浓度不合格的情况，表现为浓度＜31%或浓度过高，分析原因如下。

（1）吸收水水量调节不到位

总酸度的控制，以调节吸收水的水量为主要控制方式，因为盐酸产量一方面考虑氯气的平衡，由前后工序的生产负荷决定，另一方面由盐酸的需求量决定，因此，氯气量是不允许随意调节的，且调节吸收水量来控制酸浓度的方式迅速、准确。尤其在装置开车、提降负荷过程中，需要及时调整吸收水量，增大吸收水量，可以降低盐酸酸度，减小吸收水量，可以提高盐酸酸度，并及时分析酸度，根据分析结果调节吸收水量，将酸度控制在指标要求范围内。

（2）氯气流量波动影响了酸度

因为调节阀波动、流量计的偏差、气温的变化等原因造成了氯气流量的变化，盐酸生产过程中是氢气过量的，氯气流量的波动会造成氯化氢气量的变化，在吸收水量不变的情况下，盐酸酸度会出现波动。这个问题需要DCS操作人员及时发现流量变化、配比值的变化，并及时通过分析酸度、打比重的方式予以确认、纠正。

（3）吸收水流量波动影响酸度

因吸收水调节阀波动、泵出口压力波动或吸收水流量计的偏差造成了吸收水流量的波动，引起盐酸酸度的波动，需要联系检修调节阀、流量计或切换备用泵。

（4）降膜吸收器存在问题

降膜吸收器顶部安装有分水盘，长期使用可能出现偏流的情况，或因为安装不正、分酸盘、溢流管损坏等原因引起，表现为盐酸出酸酸度低、降膜冷却器一侧冷一侧热、尾气塔温度高，处理此问题需要停车检修设备，调整降膜吸收器分水盘。也可能降膜吸收器出现泄漏，此时会造成盐酸中钙镁等其他指标的同时变化。

3.2 钙镁离子超标

（1）吸收水污染

青岛海晶老区盐酸生产装置中曾使用自来水生产工业盐酸，使用脱盐水生产高纯盐酸，两路水的管路通过三通连接在一起，根据出酸需要选择使用。在生产中，曾经发生过因为阀门内漏，造成高纯盐酸钙镁超标，后取消了自来水管路，一律使用脱盐水生产盐酸。

（2）系统置换不合格

装置长时间停用可能会吸附环境中的一些灰尘等杂质，在后续开车过程中，需要对降膜吸收系统进行长时间的冲洗，冲洗置换时间应在1 h以上，条件允许可以延长冲洗时间，如果系统冲洗置换不合格，会出现钙镁离子超标的情况。

（3）尾气塔粉尘污染

青岛海晶老厂区盐酸装置靠近电石库、乙炔站，粉尘比较多，盐酸生产过程是微正压，尾气塔有过量氢气排放，但是在有风天气，尤其风力较大的季节，粉尘仍然会通过放空管进入尾气塔，进入盐酸，造成钙镁离子超标，因为钙镁离子的分析要求精度高，微量粉尘的进入就会造成钙镁超标。

解决的措施可以在尾气塔增加水封罐，或改进放空管形式，避免粉尘倒灌。

（4）设备有损伤造成循环水渗漏

降膜吸收器属于块孔式石墨换热器，使用循环水冷却降温，且循环水侧的压力高于盐酸侧，设备有损伤，如裂纹等情况，会造成循环水渗漏进入盐酸系统，造成钙镁离子超标。

解决的措施需要停下设备检漏，如果确认设备漏水，需要进行设备维修。

3.3 铁离子超标

（1）管道、设备有铁锈

主要是新装置或检修后的装置，因为管道（如氢气、氯气管道）、设备（如氢气、氯气缓冲罐）内部有铁锈，在系统吹扫中不可能完全清理干净，开车初期会由氢气、氯气夹带进入合成炉，进入盐酸，造成铁离子超标。新装置很难避免此问题，一方面需要做好管道吹扫，再就是生产工业盐酸，对系统进行冲洗置换，直至合格。

（2）钢衬管道、PE钢丝管道的管道破损

青岛海晶老区装置及盐酸输送管道使用钢衬里管道及钢丝PE管道，钢衬管道的衬层可能出现裂纹、破损，造成盐酸腐蚀外层碳钢管道，造成铁离子超标，这种腐蚀速度很快，破损管的管件很快会出现漏酸，需要及时更换。

钢丝增强PE管道主要在管件连接处，因为热熔不好等原因，管道中间层的钢丝暴露，盐酸腐蚀钢丝造成铁离子超标，这种腐蚀一般出现在管件连接点，解决措施是更换泄漏的管道。如果施工质量好，热熔效果良好，这种管道可以长期使用。

3.4 游离氯超标

（1）氢氯配比不合适，氯气过量

盐酸生产是过氢反应，在高纯盐酸生产中，为避免游离氯的产生，可以适当增大配比值，因氯氢配比不合适是造成盐酸游离氯超标的一个原因，流量波动或温度变化等原因，造成配比值减小，会造成氯气过量，进而造成盐酸内游离氯超标。

解决办法是随时注意观察配比值变换，观察氢气、氯气流量变化，及时调节。

（2）灯头结碱造成燃烧混合不均匀

石墨合成炉普遍采用石英材质灯头，形式分为三层开放式、两层氯气封闭式等多种，灯头在长时间使用后，可能会出现灯头结碱的问题，造成氢气流道堵塞，氢气氯气燃烧混合不均匀，造成氯化氢气体内游离氯超标，最终造成盐酸内游离氯超标。

而造成灯头结碱的主要原因就是氢气处理效果不好，碱雾捕集效果差，氢气内带碱多，解决办法是定期检查、清理灯头，避免堵塞氢气流道。

（3）灯头破损造成氢气氯气燃烧不充分

灯头在长期使用后，或点火、熄火过程中操作不当，可能造成灯头的破损，严重破损可以及时发现并更换，轻度破损有时不易发现，而已经出现破损的灯头在使用中可能会出现氢气氯气混合不均匀、燃烧不充分的情况，同样造成氯化氢气体内游离氯超标，最终造成盐酸内游离氯超标。解决办法是对灯头拆检、更换。

3.5 蒸发残渣

此项分析项目，在青岛海晶新区及老区多年生产中，均未检出。

4 结语

高纯盐酸在氯碱生产中使用较多，如离子膜、二次盐水树脂塔、脱盐水混床、膜脱硝等，因此盐酸质量非常重要，合格的高纯盐酸可以有效延长设备使用寿命，降低生产成本。解决上述存在的问题，可以确保高纯盐酸质量指标稳定，减小生产波动。

Quality control in the production of hydrochloric acid

MING Kun，BO Zhen-hai，WANG Shang
（Qingdao Haijing Chemical Group Co.,Ltd.,Qingdao 266409，China）

This paper introduces the dual function of graphite synthetic furnace and the falling film absorber in the production of hydrochloric acid process and possible quality problems in the process of hydrochloric acid production，and the quality index of hydrochloric acid control judgment and solving measures are put forward.

hydrochloric acid；quality；graphitic synthetic furnace；falling film absorber

TQ111.3

B

1009－1785(2017)07-0045-03

2017-05-09