高纯盐酸浓度测量装置改造

李凌云

(唐山三友氯碱有限责任公司，河北 唐山 063305)

1 高纯盐酸浓度测量流程

唐山三友氯碱有限责任公司(以下简称“三友氯碱”)目前拥有3种氯化氢合成生产装置，高纯盐酸产能达到20万t/a。其中第1、2期氯化氢合成生产装置共有10套膜吸收系统，每期各5套。第1期3套吸收系统生产32%高纯盐酸；2套吸收系统既可生产32%高纯盐酸，又可生产37%高纯盐酸；第2期5套吸收系统全部生产32%高纯盐酸。

制酸过程主要为合成炉产生的氯化氢气体送至膜吸收系统，用水吸收氯化氢气体制备成品高纯盐酸。吸收水的流量决定盐酸浓度，合格盐酸通过泵送至罐区或其他用酸单位。

为保证产品在规定的指标范围内，在高纯盐酸生产过程中，需要通过密度计和过程分析来确保生产浓度满足指标要求。通常将盐酸排出至取样容器中或携带至分析实验室，通过密度测量盐酸浓度。为保证产品质量，每班需要多次做样分析盐酸浓度，尤其合成炉调整负荷时必须进行分析。

2 存在的问题

2.1 环境污染

为了方便取样，三友氯碱现有5套吸收系统下酸管线上的取样液中用软管将其集中放置固定位置，取样时为保证取样液的准确性，需进行放液处理，取样管线越长放出的液体越多，盐酸取样过程中挥发出的氯化氢越多，给环境带来的危害越大。采用密闭测量盐酸浓度已成为氯碱行业发展面临的一项要求。

2.2 精度低

现场人员测质量时需要将取样液放置到取样容器中，再将密度计置于取样液内，岗位人员通过读取密度计值，获得密度值，再通过换算得到盐酸浓度值。因密度计在取样瓶内放置时并不能完全直立于瓶中，导致岗位人员在读取数值时存在读取误差，与分析室做样存在一定的偏差。

现场取样时自盐酸溶液释放出一定量的氯化氢，导致盐酸浓度受到一定的影响，影响其准确度。且盐酸是易挥发液体，温度越高，则氯化氢挥发性越强，所以需控制盐酸浓度。但多个膜吸吸收系统的下酸管线使用同一温度计，无法准确测量某一膜吸的下酸温度。

2.3 分析滞后

人工做样，势必受人为因素影响，尤其当生产过程中出现其他问题时，会造成取样时间滞后。不及时做样分析可能导致盐酸浓度超出指标范围；盐酸浓度过高时，会造成吸收系统石墨块损坏；盐酸浓度过低时，则达不到用户要求。因此准确、准时做样是保证盐酸浓度指标合格的重要措施之一。

3 改造方案及效果

针对现有工艺和操作上存在的不足，研究手动测量密度求盐酸浓度的弊端，并进行了针对性改造。

3.1 工艺管道改造

自各吸收器下酸管线上设置专门取样管线，所有取样管线通过电磁阀后汇合进入质量流量计测量盐酸密度、温度、流量，这样既可以准确测定当时盐酸的温度和密度，又可以避免盐酸中氯化氢挥发导致的环境污染，提升测量的准确性。

3.2 控制方式改造

所有电磁阀和质量流量计等仪表全部引入DCS，根据吸收器状态的不同，DCS人员可随时进行盐酸密度检测，既可以单独一台吸收器做样，又可以多台吸收器同时做样，准确测量进入成品酸罐的盐酸密度和温度。

32%和37%盐酸的膜吸收系统下酸管线分别进入不同的盐酸罐，原控制使用人为手动开关阀门实现罐倒换。三友氯碱通过在下酸管线上增加三通阀，实现酸罐倒换，并在DCS画面中增加下酸三通阀门开关提醒，打开时阀门左侧出现下酸去B酸罐，关闭时阀门左侧出现下酸去A酸罐，用于提醒岗位人员，减少误操作。

4 效果对比

现场管道与仪表安装并调试后，进行初步进液试验，首先对比质量流量计显示密度值与人为手动测密度值差值。具体情况如表1所示。

表1 质量流量计显示密度值与人为手动测密度值Table 1 Density value displayed on mass flowmeter and measured manually

由表1可以看出：显示密度值与手动测量密度值比较，偏差范围为1/1 000，且人为做样存在偏差，判定其测量不影响盐酸浓度计算，随后安排后续试验。

下酸吸收器同时进行测密度进液操作，显示值与密度、浓度对照表进行比较，找出浓度数值后再与当天分析室做样比较(详见表2)。

表2 DCS密度显示值与密度、浓度对照表Table 2 Comparison among density value displayed by DCS, density and concentration

由表2可以看出：当各盐酸合成炉同时测量下酸密度时，显示数值与对照表比较计算大概的盐酸浓度，再与分析室做样比较，盐酸浓度与分析室做样无较大偏差，满足生产需要。因此可得出如下结论：当膜吸收下酸管线同时进行盐酸密度测量时，可模拟盐酸罐环境，依据盐酸密度和浓度对照表估算出对应下盐酸浓度，可判断为盐酸罐浓度，减少现场操作人员操作，且数值较精确，同时避免了盐酸挥发带来的环保及职工健康问题。

目前，三友氯碱正在进行试验，用于完善盐酸密度和浓度对照表，即通过此装置准确做出不同温度下不同盐酸密度对应的盐酸浓度，便于职工更加准确的控制产品质量。

从运行结果来看，改造装置运行效果很好，能满足生产需要，在解决了装置环保问题的同时满足了生产需求。