氯碱化工氯气废气处理系统安全环保研究

2020-09-17刘建群

化工设计通讯 2020年10期

刘建群

（宁夏英力特化工股份有限公司，宁夏石嘴山 753200）

氯碱化工产业是化学工业中相对传统的一项生产应用技术。经过多年来的发展，其生产产品已经被广泛用于社会发展的很多领域。隔膜阀和离子交换膜交换工艺是当今更为普遍的生产工艺。但是，由于它们在生产过程中产生了更多的废气，处理不当不仅影响一线操作工人的生命安全与健康，而且也对大气环境造成严重威胁，这使得化工行业实现有效的环境保护面临着更大的挑战。因此，对于氯碱化工企业废气处理系统的优化和升级已经成为相关从业者需要解决的紧迫问题。

1 氯碱化工行业概述

氯碱化工产业的生产是化学工业中相对基本的技术流程。它广泛用于许多领域，例如化学工业，纺织纺丝，冶金和钢铁工业以及相关的公共产品供应领域。化学氯碱工业主要通过电解盐水溶液反应来生产苛性钠，氯气和氢气。它是我国最重要的基础化学工业之一。当前，隔膜阀和离子膜交换过程通常用于氯碱工业生产。制造过程产物与副产物包括氯气、氢气、酸、苛性钠等。

其中，氯气是非常有害的。比如，生产过程中产生的氯气、废气和意外发生泄漏的氯气会直接被释放到大气层中，从而会严重影响人们的身体健康，严重会导致人员氯气中毒。氯气废气处理系统可确保整个工厂内氯气生产的安全性和可靠性，其高效可靠的运转是安全生产和环境保护方面的重要任务。

2 氯气废气处理的原理分析

氯是一种剧毒物质。毒性极限为3mg/m3。在一线操作人员所处的工作环境中，空气中最大允许氯浓度为1mg/m3。在生产氯气发生事故时的处理方式会从启动、停机、大修和清洁过程中溶解废气，包括对液化的氯气废气或正常生产出的液氯进行封存和后续处理。通常在工艺方面使用吸收方法。吸收方法是控制空气污染物的最重要手段之一。它不仅可以有效去除气态污染物，还可以将污染物转化为有用的产品，具有经济效益。

离子气体烧碱处理系统的主要功能是吸收整个生产系统产生的氯气废气或意外泄漏的氯气，其处理单元的原理是用稀释为质量分数约15%的NaOH 液体吸收氯气。化学反应式：

由于反应是放热反应，因此必须及时除去热量，并且将反应温度控制在40℃以下，以防止氯分解。在反应过程中也要注意氯气的流动。如果氯含量过高，则会发生氯化反应，这会使得次氯酸钠立即分解，从而导致发生氯事故。因此，应将过量的氢氧化钠调节至0.1%～1.0%。反应结束后及时分析残留碱的量。

3 氯气废气处理的必要性分析

氯碱化学品对我国的经济发展有直接影响，主要用于石化和纺织工业。为了确保氯碱化学过程中的清洁生产，必须改进生产过程。改进过程的最重要点之一是生产概念的改进。氯碱法必须以循环经济为前提，同时必须实现可持续发展。另外，氯碱化学工业是在生产过程中产生大量废水、废气、废渣和其他废物的行业，这是一个污染严重的行业。废物必须妥善处理，否则会严重破坏自然环境。在后一种情况下，环境损害会影响人类生存环境，危害人类生存并影响人类健康。

随着环境的恶化，人们开始密切关注某些传统和化学工业中的绿色生产问题。特别是由于近年来已经开发了相关技术，所以相关组织已经对氯碱化学废气的性能进行了深入研究。某些有机氯溶剂具有致癌性，氯氟烃等物质可能会破坏臭氧层。环境保护是社会发展的先决条件，尤其是近年来，我国经济发展水平不断提高使得企业必须放弃这种高污染发展模式。最有效的方法之一是有效处理氯气排放，这是最先受到关注的方法。

4 氯碱化工氯气废气处理系统安全环保的具体措施

4.1 改进废气处理系统

目前，氯气处理系统通常使用溶解吸收法来达到环境标准，并通过排气扇释放到大气中。吸收吸水过程通常使用两塔吸收过程。生产过程中仍然存在许多问题，例如，当前的循环板冷却器易于堵塞。设计人员必须及时了解和清楚当前流程中的问题，并找出问题的原因。通过结合实际情况，解决问题和优化生产系统以提高产品质量，该设备将更安全，更环保。

例如：企业氯气排放系统存在以下问题：①吸收塔是单塔吸收法，正常运行期间氯气排放量不稳定，内部氯气的状况导致氯化钠沉淀。沉淀的氯化钠和循环液继续在系统中循环并积聚，这阻塞了隔板热交换器并影响了所生产次氯酸钠的质量。②连接充满液氯和氯化氢的排气系统的管道是碳钢管。在排气系统运行期间，不可避免地是管道中的一些铁锈和硫酸盐会被吸入吸收塔中，形成沉淀物，例如氢氧化铁。结果造成所生产的次氯酸钠的颜色变为红色，产品达不到标准。③废物处理系统的配制水成分直接由水和采出水组成，但采出水的硬度较高，因此使用硬度高的采出水可提高循环过程中沉积物的形成率。导致塔板类型的吸收塔热交换器脏污并发生堵塞。

针对处理系统的优化措施如下：

（1）氯气废气处理在吸收塔中安装了次氯酸钠罐，将产生的次氯酸钠引入次氯酸钠生产装置的二级吸收塔的入口。它是自流的，通过控制塔的氧化还原电势以确保生产次氯酸钠产品作为母液从次氯酸钠装置的氯气中吸收。

（2）通过改变氯化氢排气系统的工艺参数，使循环液中碱（NaOH）浓度＞6.0%，提高氯化氢排气处理的安全性。

（3）将用于氯化氢废气处理和碱的生产水管改为纯水管，并将纯水引入碱性液体循环罐。实验表明，通过添加一定量的纯水可以解决少量盐沉淀的问题，减少了系统堵塞的可能性，还可以提高次氯酸钠的质量。

（4）在从包装液氯到处理氯化氢废气的管道中，安装了一个沉淀池，利用污染物的自然引力使大的铁锈颗粒沉积。此外，沉淀池的液位恒定，通过在与气体和液体表面接触的过程中阻塞部分粉尘物质，可以有效减少次氯酸钠产品中金属杂质引起的污染。

（5）为了确保氯吸收系统的安全运行，将循环液从排气塔分配到吸收塔的顶部，安装气动阀并将其连接到DCS 系统进行控制，特别是在吸收塔溶解不充分的紧急情况下，在紧急情况下打开该阀可以有效防止大量氯气在发生短期事故时直接进入废气处理装置，发生安全和环境事故。

4.2 改善相关工艺技术

不仅要改善氯气废气处理系统，还应该提高氯气系统的处理能力，并利用生产处理单元将产生的废气转化为有价值的产品，生态和经济优势均可实现。当前，改进氯气废气处理系统的主要技术是在氯气废气处理中添加次氯酸钠废气罐代替吸收塔，然后再次与氯气反应，由次氯酸钠生产出成品使废气被回收利用。同时，在相关行业中，可以使用处理尾气塔中的循环液体分支的技术来调整工艺参数和改善管道，以避免过多的污染并优化工艺流程，从而导致安全和环境事故。氯气废气处理系统的一系列技术改造，不仅提高了氯气废气处理系统的安全性和环保性，而且为化工行业带来了一定的经济效益。

此外，除害系统通常用的循环管道是玻璃钢或PVC 复合管、钢衬胶，日常期间如果出现了衬胶破损老化的问题，就会有铁带入系统，进而造成次钠返红氯气吸收量太大，处理量增大，换热面积有限，反应产生大量的热量未及时移走，循环液中次钠受热分解等不同的问题，这些均会影响次钠的品质。

4.3 优化处理系统布局

布局设计的思想对于废气处理系统非常重要，以达到安全环保的目的。当今的废气处理系统的布局必须具有全局性概念，并且应根据要处理的废物的相关和重要特征来考虑其结构。同时，必须考虑布局的成本效益和实用性。用最少的投入获得最大的效率。利用气流和风压计算的结果，还进行了相关的计算以及各个零件的合理放置。一方面，在计算风量时，要考虑通风系统支线的风速、干线的风速、上部废气结构的风量以及废气通风的总数。同时，在计算风压时，必须考虑排气系统中的压降，通用抽油烟机中的压降和吸收塔中的压降。

4.4 加强专业人才培养

当前缺乏合格的废气处理工人是相关工作的瓶颈。技能短缺意味着理论薄弱。为了有效应对这种情况，有必要加强人才的外部引进和内部培训。外部引进人才旨在通过在各个专业领域的高科技人才身上投入资金的支持，以诱使社会参与特定任务的发展。人才的内部培训包括培训和向公司现有员工提供专业建议，以提高员工的专业素质并提高后续操作中废气处理的效率。