减少离子膜烧碱系统余氯措施总结

刘成军，叶得强，沙 剑，荆新升，张积微

（金川集团股份有限公司化工厂，甘肃 金昌 737100）

离子膜烧碱装置在系统开停车、液氯槽车充装以及其他操作时会产生的部分杂散氯气，该部分氯气通过废气吸收装置采用碱液进行吸收，最终形成次氯酸钠，避免氯气直接进入大气对人员环境造成伤害。杂散氯气的吸收会造成系统碱耗上升，运行成本增加。金川集团股份有限公司化工厂2016年系统次氯酸钠生成量15 000 t左右，消耗折百碱1 600 t，折合人民币720万元，给系统的成本控制和节能减排工作造成一定难度。如何减少杂散氯气的产生，对系统经济性运行有着重要意义。

1 工艺流程及特点

1.1 脱氯单元

含氯淡盐水用31%盐酸调节pH值1.3～2.0，进入脱氯塔顶部，通过真空脱氯将溶解在盐水中的游离氯脱出。脱氯后的淡盐水加入32%碱液调节pH值10～11，加入亚硫酸钠溶液反应进一步除去游离氯。

1.2 氯酸盐分解

含氯淡盐水经加热、加盐酸后进入氯酸盐分解槽进行氯酸盐分解。氯酸盐分解后的盐水进入氯水槽，分解产生的氯气进入氯气总管。

1.3 液氯槽车充装

液氯贮槽内的液氯由液氯泵打入液氯槽车，通过液氯质量流量计对液氯充装量进行计量。充装结束后，连接管道内残存的液氯送往废气处理吸收。

1.4 装置开停车

装置开停车和事故状态的氯气，由风机抽吸进入吸收塔和尾气塔，被喷淋而下的稀碱液吸收反应生成次氯酸钠，吸收液循环吸收，尾气经碱雾捕沫器后排放至大气。生成的次氯酸钠输送到液体罐区。

1.5 氯压机氯氮混合气

氯压机采用三腔迷宫式轴端密封，无磨损，不会影响氯气纯度，密封安全可靠，可保证压缩机常年不间断运行；氯氮混合气排至废气处理。

2 研究分析

通过对工艺进行研究分析，认为系统杂散氯气产生过量的原因有以下几个方面。

2.1 氯酸盐系统

正常生产过程中，氯酸盐分解槽分解后的气相氯气从分解槽顶部气相管进入氯气总管，液相的氯水通过溢流管溢流至氯水槽，氯酸盐分解槽液位控制在85%左右（液位达到85%后自动溢流至氯水槽）。氯气总管压力（25～45 kPa）高于氯酸盐分解槽压力（0～15 kPa），氯水槽为负压操作。总管氯气通过氯酸盐分解槽至氯水槽的溢流管倒入氯水槽，进入废气系统，导致废气处理系统余氯吸收碱耗升高，次钠生成量大。此外，电解槽出口淡盐水pH值平均在 3以上（规定控制在2.5～3.0），导致淡盐水中氯酸盐含量过高，分解后产生氯气量多，导致废气处理系统余氯吸收碱耗升高，产生次钠量多。

2.2 槽车泄压系统

每次液氯槽车充装前如果槽车压力超过0.3 MPa，则缓慢打开槽车气相阀门和栈桥上通往废气处理的阀门，将氯气排往废气处理进行泄压，同时通知联合厂房废气处理工序负责人；当压力低于0.3 MPa时则停止泄压。充装后缓慢开启栈桥上的抽空阀，将管道中的液氯抽至废气处理，至抽尽余氯为止（约需20 min）。这样将生成很多次氯酸钠。通过长时间的生产总结，发现原有的槽车排压系统在生产过程中既操作繁琐，又要吸收废氯浪费大量碱液，造成成本增加。

2.3 氯气压缩机密封气

氯压机密封气会造成氯气浪费，碱液消耗增加，次钠生成量增加。

3 改措施及效果

3.1 氯酸盐分解系统改进措施

利用车间停产检修期间，分解槽的溢流高度会直接影响到淡盐水在槽内的停留时间和分解时间，停留时间过短，会降低氯酸盐在分解槽内的分解率，进而在溢流至氯水槽后，会发生较为剧烈的二次分解反应，使氯水槽内的气相压力不断升高[1]。经过重新设计，在氯酸盐分解槽至氯水槽的溢流管上增加了一根DN80，材质为CPVC，高度为4.5 m的管道液封装置，增加了淡盐水在氯酸盐分解槽内的停留时间，提升了分解效率，见图1。

图1 氯酸盐分解槽溢流管线改造图

对氯酸盐分解装置进行跟踪，发现新增液封装置后，氯气总管压力稳定，氯酸盐分解槽内氯气能够并入氯气总管，杜绝了总管氯气借助溢流管倒入废气系统的隐患，减少了废气处理次钠的生成量。

3.2 加酸装置改进措施

利用系统停产检修，在电解厂房西侧增加了材质为CPVC外裹玻璃钢、容积为10.17 m3的17%盐酸配制罐和盐酸浓度自动调节装置。目的是配置浓度为17%的盐酸，稳定进电解槽精盐水的加酸浓度。

采用17%盐酸加酸装置后，运行一个月后，4#电解槽出口淡盐水pH值与电槽盐酸用量统计见表1。

表1 2017年3月4#电槽出口淡盐水pH值

从表1可以明显看出，电解槽出口淡盐水pH值能稳定控制在2.5～3.0，降低淡盐水中氯酸盐含量，分解后产生氯气量少，产生次钠量少。

3.3 槽车泄压改进措施

将泄压管道与原氯管道连接，中间加装自动阀，自动控制阀后压力，保证原氯总管压力稳定，液氯槽车充装前如果槽车压力超过0.3 MPa时，则缓慢打开槽车气相阀门和栈桥上通往原氯的自动阀，将氯气排往液氯进行泄压并二次液化，同时通知联合厂房液氯处理工序负责人；当压力低于0.3 MPa时停止泄压。充装后缓慢开启栈桥上的通往原氯的自动阀，将管道中的液氯抽至液氯工序，至抽尽余氯为止（约需20 min）。这样可以有效减少次氯酸钠生成，提高废氯回收利用，降低碱液消耗。按装一台槽车排放3 t氯气计算，每天装2台槽车，每天可减少余氯6 t。

3.4 氯压机氯氮混合气产生次钠改进措施

正常生产中氯压机氯氮混合气排至废气处理产生次钠较多，利用系统停产检修，将氯压机氯氮混合气管线增加阀门及配置DN50管道连接于氯压机入口主管道，形成二次回收利用，再生产时，关闭至废气处理阀门，切换氯氮混合气回至氯压机入口，这样即减少了次氯酸钠的生成，又重复循环利用了氯气。

4 结语

措施改进后，次钠生成量由1 250 t/月（平均）降低到510 t/月（平均），有效减少了余氯吸收次钠排放液的生成量，降低了烧碱的消耗和次钠的拉运费用，减少了下游单位污染物的处理费用。折百碱价格按照4 500元/t，次氯酸钠浓度按照平均值11%计算，带来直接经济效益196 703元/月[0.537×（1 250-510）×0.11×4 500]，新增的 17%加酸装置。保证了电解槽内盐水的pH值，无形中延长了离子膜的使用寿命，节约了车间备件费用，并且减轻了操作人员的劳动强度，减少了环境污染，降低了物料的消耗。

参考文献：

［1］张凯鹏.氯酸盐分解技术改造总结.中国氯碱，2005（12），23.