氯气处理系统运行总结

2006年6月Jun.,2006Chlor-AlkaliIndustry

12万t/a氯气处理系统运行总结

高自建3

(青岛海晶化工集团有限公司,山东青岛266042)

　　[关键词]氯;干燥;处理系统;工艺

[摘　要]介绍了12万t/a氯气处理系统的流程、设备性能及操作参数,总结了工艺技术特点。[中图分类号]TQ028.2　　[文献标识码]B　　[文章编号]1008-133X(2006)06-0016-03

summaryontherunningofthe120kt/achlorinegastreatmentsystem

GAOZi-jian

(QingdaoHaijingChemicalIndustryGroupCo.,Ltd.,Qingdao266042,China)

Keywords:chlorine;drying;treatmentsystem;process

Abstract:Theflowpath,equipmentperformanceandoperationparametersofthe120kt/achlorinegas

treatmentsystemareintroduced,andtheprocesscharacteristicsaresummarized.

　　1996年,青岛海晶化工集团有限公司(以下简

)上6万t/a离子膜烧碱装置时考虑称“青岛海晶”

与原4.5万t/a隔膜电解装置将两套系统合并,共用一套氯气处理装置。该系统工艺简单,设备先进,布局合理,节能效果明显。采用DCS控制,主要控制参数氯气、氢气吸力等正常运行时均为自控。到目前为止,该装置操作平稳,氯气、氢气吸力控制稳定,波动很小,幅度在50Pa内,各项指标满足要求。氯气含水质量分数低于0.01%,硫酸消耗约12kg/t,生产能力已提高到12万t/a。氯气处理的

捕集器。从氯气洗涤塔和钛冷却器下来的氯水进入氯气洗涤塔的氯水贮槽循环使用。通过控制氯水液位,多余氯水由氯水泵送离子膜电解的淡盐水系统,与离子膜的淡盐水一起经过脱氯,送往一次盐水化盐使用。氯气经水雾捕集器进入填料干燥塔,在塔内与经稀硫酸冷却器冷却的硫酸逆流接触,除去大部分水分,进入泡罩干燥塔与浓硫酸逆流接触。浓硫酸由浓硫酸泵打入浓硫酸高位槽,经冷却器冷却靠位差进入泡罩干燥塔,流过五层塔板至塔底贮槽,再经硫酸循环泵通过硫酸冷却器冷却送至最后一层塔板循环使用,多余的酸经溢流进入填料干燥塔塔底贮槽,通过稀硫酸循环泵将硫酸经冷却器冷却,送到填料干燥塔,塔顶分布器喷淋,与氯气逆流接触,硫酸吸水后流至塔底。经过泡罩干燥塔后氯中水含量低于0.028%,再经酸雾捕集器除去酸雾。干燥的氯气首先进入一级入口,经一级叶轮压缩,由蜗壳引出,进入一段冷却器,冷却后吸入二级叶轮压缩,再由蜗壳引出,进入二段冷却器,依此经过三级、四级压缩和三段、四段冷却,压力小于0.38MPa,送到液氯分配台。为保证吸力稳定,氯压机出口部分氯

另外一个重要部分为事故氯装置,当开停车或干燥

系统出现故障造成氯气正压时,氯气可直接输送到事故氯系统,保证安全、无污染。

1　工艺流程简述

1.1　氯气干燥

来自隔膜电解与离子膜电解的湿氯气经过各自水封后进入缓冲罐汇合、缓冲,然后进入氯气洗涤塔与来自氯水冷却器的氯水逆向直接接触冷却、洗涤,除去大部分水分和杂质(盐雾等),再进入钛冷却器与冷冻水间接冷却,氯气冷却至12℃左右进入水雾

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[作者简介]高自建(1971-),男,工程师,1996年毕业于南京化工大学化学工程系,现在青岛海晶化工集团有限公司[收稿日期]2005-08-15

从事烧碱生产管理工作,任氯碱厂副厂长,在《氯碱工业》、《中国氯碱》发表论文多篇。

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第6期　　　　　　　　　高自建等:12万t/a氯气处理系统运行总结　　　　　　　　　氯氢处理

气回流至氯压机入口或氯气洗涤塔入口。1.2　事故氯处理系统自罐区来的30%碱液与自来水混合配成16%的碱液,用泵送进碱液循环槽。碱液循环槽中大于5%的碱液由碱泵通过冷却器与冷冻水换热后进入

喷淋塔,氯气通过排气阀或氯气水封(电解)进入塔内被碱液吸收,尾气由风机排入大气。喷淋塔下来的碱液流入碱液循环槽,由碱泵输送,不断地在塔内循环,待氢氧化钠含量低于一定值,输送至次氯酸钠岗位生产次氯酸钠(流程简图如图1所示)。

1—氯气洗涤塔;2—氯水冷却器;3—钛冷却器;4—水雾捕集器;5—填料干燥塔;6—稀硫酸冷却器;7—泡罩干燥塔;

8—浓硫酸循环冷却器;9—浓硫酸冷却器;10—浓硫酸高位槽;11—酸雾捕集器;12—氯压机;13—除害塔;14—风机;15—碱液循环罐

图1　事故氯处理系统流程简图

2　主要设备结构性能及控制要求

2.1　氯气洗涤冷却塔

温度控制在11～14℃,既能有效降低氯中水含量,又能保证安全生产。2.3　水雾捕集器

洗涤冷却塔的作用是洗涤、冷却高温氯气,去除各种杂质,使80%以上的饱和水蒸气及其所夹带的盐、碱等化学杂质冷凝溶解入氯水中,避免吸附聚集在冷却器的管壁上;否则,当聚集到一定的厚度时,冷却效果变差,氯气温度上升,干燥时氯气含水,无法达标。填料分上下两层,填料采用聚氯乙烯花环,膜式液体改为滴状接触,偏流小。另配1台板式换热器,及时移走氯水吸收的热量,保持出塔的氯气温度小于40℃。该塔正常运行的一个难题是氯水的温度高,腐蚀性强,为设备选材带来困难。青岛海晶氯气洗涤塔原来选用钢衬胶材质,因氯水温度高曾发生衬胶质量问题导致胶脱落、氯水很快腐蚀冷却塔,被迫停车的情况。2002年该塔材质改为钛,之后运行正常。2.2　钛冷却器

湿氯气冷却后冷凝下来的水一部分在冷凝器管壁上流下,另一部分呈雾滴状存在于氯气气流中,故除水雾也是一项降低硫酸单耗、减少盐雾夹带的重要措施。特别是进泡罩塔时,湿氯气夹带的盐雾与硫酸接触生成硫酸钠结晶,会堵塞塔板小孔,引起塔板阻力降上升,影响干燥塔操作,同时也会影响酸雾捕集器的使用周期。青岛海晶引进美国孟山都水雾捕集器,自2005年4月投入使用以来,运行良好。2.4　填料干燥塔

氯气从填料层(聚氯乙烯花环)的下面进入,与从填料层上面进入的来自泡罩塔的约90%的硫酸逆流接触进行传质传热,塔底区域的硫酸通过泵送入板式钛冷却器,用7℃水冷却后,送入填料塔循环使用,当硫酸质量分数低于75%时送出界区。控制填料干燥塔出口氯气温度在11～25℃。2.5　泡罩干燥塔

钛管冷却器的作用是降低湿氯气的温度,除去其中的大部分水分,降低氯气干燥的负荷,减少硫酸的消耗。但是氯气冷却后温度不能低于9.6℃,否则氯气会与水生成Cl2・8H2O结晶水合物,堵塞管路和设备,影响安全生产。青岛海晶钛冷却器出口

泡罩干燥塔的作用是将氯气中所含的水分由吸收剂浓硫酸吸收至要求的含量以下,保证氯气水含量不超标,避免腐蚀后序设备管道。泡罩塔由一个

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氯氢处理　　　　　　　　　　　　　氯碱工业　　　　　　　　　　　　　　2006年

圆柱形壳体和按一定间距、水平设置的5层塔板组

成。材质为聚氯乙烯/FRP。正常工作时,液体从上层塔板的降液管流出,横向流过带有泡罩的塔板,翻过溢流堰,进入该层塔板的降液管流向下层塔板。泡罩塔出口氯气温度应在11～25℃。2.6　酸雾捕集器

酸雾捕集器的作用是以氟硅油浸渍处理的玻璃纤维用截留、捕集、过滤形式除去气流中的酸雾,确保进入氯气压缩机的氯气洁净,从而满足输送气体负荷适应生产的需要,同时延长氯压机的使用寿命。干燥后形成的硫酸雾粒直径很小,小于5μm,且有一定的黏度,一般的捕集设备很难高效捕除。捕集的硫酸有黏性,易黏附在含氟玻璃纤维上,使用一段时间后,阻力上升,需要切换清洗,才能确保捕集效果。青岛海晶原来使用国产的酸雾捕集器,使用寿命短,夏季不到半月就要切换清洗1次,每年至少要更换1次滤芯。2005年4月引进美国孟山都公司酸雾捕集器的核心部件———玻璃纤维除雾筒。按其保证性能,可100%除去粒径大于3μm的雾滴,至少分离掉92%3μm以下粒径的粒子,该除雾器可连续操作5年压降不升高。投用后,一直运行良好。2.7　氯气压缩机

青岛海晶最初选用的是锦化机生产的LLY-3700透平式压缩机,后来随着烧碱产量的增加,改用LLY-4500型氯气压缩机,要求出口压力控制在380kPa以下。共有两台,一开一备。该压缩机的优点是:①电耗低,输送能力大;②故障率低,维修费用低;③污染小,该压缩机密封使用干燥压缩空气,不需要硫酸。经过近10年的运行,该压缩机性能稳定,完全能满足生产需要,替代进口产品。2.8　除害塔

除害塔的作用是吸收来自槽车、整瓶排放的废氯气,当氯压机故障时可临时短期吸收电解产生的氯气,保证安全生产,或当系统刚开车时处理纯度低的氯气。该塔材质为聚氯乙烯/FRP,里面2层6m的聚氯乙烯花环填料。为保证安全环保,吸收碱质量分数应控制在5%～16%。2.9　引风机

引风机主要用来维持系统的微负压,供开停车时处理系统和事故状态时抽除氯气用,材质为钛,气

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量4500m/h,最大抽气压力2kPa。

控制、连锁和报警等大部分控制参数可自动调节,运行稳定。该控制系统界面良好,操作简单,具有如下优点。①可同时调出4个调节回路进行调节,便于切换氯压机,或开停车、升降电流时氯气、氢气吸力及其他参数的快速调节。②主要控制参数如隔膜、离子膜、总管的氯气、氢气吸力运行曲线等每秒记录一次,并可存储,发生吸力异常波动时可先存储起来,以便查找原因。③与离子膜DCS控制系统进行通讯,隔膜、离子膜的运行电流、氯气吸力等在氯氢处理系统上显示,利于操作人员监控操作。④与离子膜、氯化氢及聚氯乙烯合成等岗位进行通讯,设有安全连锁,如当氯压机停车时连锁隔膜、离子膜、氯化氢送气炉、合成等重要岗位停车;当氢气压力低于一定的数值时,连锁氯化氢、合成停车,保证安全生产。⑤2台氯气压缩机一开一备,必要时可通过微机进行切换操作,性能可靠,运行稳定,不影响电解和后续工序的正常运行。⑥操作控制平稳,氯气吸力波动很小,利于隔膜、离子膜电解槽的平稳运行,延长膜的使用寿命。

青岛海晶博采众长,集思广益,根据实际情况,隔膜、离子膜电解共用一套氯氢处理装置,但分别设有氯气压力控制调节回路,在进洗涤塔前可分别调节吸力,满足各自的需要,也可通过氯压机回流调节总管氯气吸力来调节隔膜或离子膜的吸力。

氯气干燥系统、电解槽微负压操作,氯气经洗涤、冷却后,通过“一填一泡”进行干燥。

采用美国孟山都的水雾、酸雾捕集器,经过近一年的运行,脱除水雾、酸雾效果良好,压差基本恒定,改变了过去使用国产设备需经常清洗、更换酸雾滤芯的状况,利于生产的安全和稳定,建议同行企业选用。

事故氯系统风机及循环碱泵保持常开,当氯压机出现故障或其他原因引起氯气倒压时,氯气可直接排到事故氯系统,保护电解槽,同时避免氯气外逸。

本装置具有工艺布局合理、投资少、操作简单、能耗低等特点,操作弹性大,运行平稳。

4　结　语

近10年的运行表明,青岛海晶的12万t/a氯气处理装置工艺控制稳定,氯气吸力平稳,能耗小,干燥后氯气中水含量低,完全能满足氯压机和后序工艺的要求,有效地保证了氯碱系统生产的安全、稳定、经济运行。

[编辑:蔡春艳]

3　工艺技术特点

青岛海晶12万t/a氯气处理装置采用日本横河CS1000DCS集散控制系统,实现了工艺过程的18