氢气处理和盐酸生产工序新工艺的应用

氢气处理和盐酸生产工序新工艺的应用

刘立初

(江苏江东化工发展有限公司氯碱厂,江苏常州213004)

[关键词]氢气;盐酸;工艺;改造

[摘 要]对江苏江东化工发展有限公司6万tPaF2型离子膜、6万tPa金属阳极隔膜和1万tPaB1型离子膜电解装置的氢气处理工序和盐酸生产工序进行了改造。在氢气输送工序淘汰了罗茨鼓风机,采用水环式压缩机,可将电解来的氢气直接增压至0.1MPa;在正压氯化氢生产工序采用了石墨正压炉、石墨管直冷系统,在整个系统实现了冷却水的闭路循环,操作系统自动联锁控制,尾气无污染排放,且产品质量明显改善。

[中图分类号]TQ028.2 [文献标识码]B [文章编号]1008-133X(2003)12-0025-03

前言

国内氯碱同行一般采用罗茨鼓风机、SZ系列水环泵或纳氏泵输送氢气。供电石法树脂生产的正压氯化氢一般采用或大或小的钢制炉生产,它们均存

在这样或那样的缺陷。2002年,我公司进行了综合改造,装置投入运行后情况较为理想。同时我们又进一步完善了这一新工艺,弥补了其在运行过程中暴露出的不足。

我公司有3套电解装置,1套是6万tPaF2型离子膜电解、1套是6万tPa金属阳极隔膜电解、1套是1万tPaB1型复极式离子膜电解。3套装置的氢气均采用罗茨鼓风机输送,其中F2离子膜系统的氢气在罗茨风机后又增加了SZ-4型水环泵增压至0.06MPa,然后经冷却除水后送至盐酸工序生产正压氯化氢,供树脂厂生产聚氯乙烯。隔膜系统的氢气送负压炉系统生产盐酸。原氢气处理工艺如图1所示。

1 氢气处理工序

1.1 原工艺情况

1氢气洗涤塔;2罗茨鼓风机;3氢气分配台;4SZ-4泵;5气水分离器;6一级冷却器;7二级冷却器;8水捕集器

图1 原氢气处理工艺流程

1.2 原工艺存在的缺点

(1)离子膜系统。¹如前所述,供盐酸工序生产正压氯化氢的部分氢气在罗茨鼓风机后增设2套SZ-4系列水环泵对氢气进行增压,1套是2台

X[收稿日期]2003-06-30

SZ-4型水环泵,电机功率为90kW;另1套是2台SZ-4改良型水环泵,电机功率为75kW。这2套泵1开1备,即用1台罗茨鼓风机(电机功率为55kW)、2台SZ-4型水环泵,才能满足电石法聚氯乙

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烯(生产能力为4万tPa)的要求,电机总负荷为220kW,还必须单独设立一个氢气增压站岗位。ºSZ-4型水环泵的压力只能控制在0.06MPa左右,若压力再高,设备就会产生振动。同时该设备还常出现一些机械故障而影响正常生产。»氢气输送属于接力式,操作极为不便,为正常生产埋下了安全隐患。¼泵机的工作液(水)消耗量大,每天约需200~300t水。

(2)隔膜系统。因隔膜系统整流器调档等方面的原因,电流负荷波动较大,一般在2kA左右,使氢气压力也随之产生较大波动。若将隔膜碱氢气送至

正压炉生产,虽然在系统中加设了氢气稳压装置,但正压炉仍很难控制,氯化氢的游离氯含量会因此而经常超标,对电石法生产聚氯乙烯构成严重的安全威胁。

1.3 改造后的工艺情况

综合两套系统存在的各种缺陷,我们有针对性地对隔膜碱氢气输送系统进行了相关改进。淘汰了罗茨鼓风机输送工艺,采用了型号为2BE1253-8BY8-Z的水环式压缩机(西门子泵),该机可将电解来的氢气直接增压至0.1MPa左右。改进后氢气处理工艺流程如图2所示。

1氢气洗涤塔;2循环水泵;3氢气泵;4气水分离器;5水循环池;6一级冷却器;7二级冷却器;8水捕集器;9氢气分配台

图2 改进后氢气处理工艺流程

使用该机的优点为:¹运行平稳,只需一步即可实现氢气的增压输送,因而可以撤消氢气增压站岗位,节约人力资源。º只需1台机即可实现原3台机才能实现的生产效果,大大简化了操作程序,同时达到了节电(本机电机功率为90kW)的效果。»机身工作液(水)实现闭路循环,节约了水资源。¼氢气实现了稳压输送。采用了自动回路调节和系统放空式稳压装置。氯化氢的质量得到稳定控制,保证了电石法聚氯乙烯的生产安全。½增设了系统报警、联锁装置。一旦系统出现异常,首先进行报警提示,当操作人员不能及时处理故障时,实现系统联锁停车,以保护生产装置。

得到了大幅提高。但随着生产负荷的频繁调整,使该炉炉顶部分、空冷管部分的腐蚀也变得严重起来;同时,钢制炉因腐蚀产生的FeCl3还会堵塞聚氯乙烯生产工序的一些设备,常因此而停车。另外,当聚氯乙烯工序生产上出现异常情况时,正压炉必须改成水吸收。此时生产出的酸颜色较黄,给销售带来了困难,同时对公司的产品质量信誉也产生了影响。2.2 改进后的工艺状况

本次改造以提高单炉生产能力、消除原有工艺存在的不足为前提,并进行了系统的综合改造。

本次改造的最大特点是大胆采用了南通星球石墨制造有限公司生产的石墨正压炉。它既能作正压炉生产电石法PVC树脂需要的氯化氢,又可作负压炉生产高纯盐酸。且仅需2台炉子即可满足4万tPa电石法PVC树脂的生产要求;同时,在系统控制等方面也进行了相关改造。

(1)采用了石墨炉、石墨管直冷系统。¹生产能力大幅度提高,单炉设计负荷为70t#氯化氢Pd,仅2

2 正压氯化氢生产工序

2.1 原工艺状况

供电石法生产聚氯乙烯的正压氯化氢合成炉为

夹套冷却式钢制炉,最初运行寿命为3~4个月。虽然加强了氢气除水控制,其运行寿命也只能维持在6~12个月。后将合成炉型改成蒸汽炉,运行寿命26第12期

刘立初:氢气处理和盐酸生产工序新工艺的应用

2003年12月

台炉即可完全满足4万tPa电石法聚氯乙烯的生产要求,大大减少了合成炉的数量。每班只要1名操作人员,节约了人力资源,大幅度缩减了设备占地面积。º采用了直冷式石墨管。避免了原钢制空冷管因腐蚀而需经常更换的问题,节约了日常维修费用,同时也确保了生产的稳定运行。»合成炉运行寿命问题得到根本解决。一则降低了日常维修费用;二则减少了维修时间,也即增加了生产能力。¼降低了前道工序对氢气除水的要求。½根本解决了FeCl3对后道工序电石法聚氯乙烯生产的影响。在稳定生产的同时,也进一步提高了企业的经济效益。¾当后道工序暂时不需要氯化氢时,可以制取高纯度盐酸,很好地满足了用户对盐酸质量的要求,从而减轻了盐酸销售部门的压力。¿炉体产生的辐射热得到了根本解决,改善了职工的工作环境。

(2)实现了整个系统冷却水的闭路循环,满足了

氯氢处理

环保方面的要求,同时也节约了水资源,进一步提高了经济效益。

(3)操作系统实现了DCS控制。¹氯、氢采用自动配比调节,同时操作人员也可强制介入操作。大大降低了操作人员的工作强度,也改善了工作环境,操作更显灵活,产品质量稳定。º能及时、准确地了解前、后道工序的运行状况,一旦出现异常即会在操作平台上报警显示。»设置了联锁装置,一旦前、后道工序出现严重异常情况,系统立即紧急联锁停车,以保护装置。¼可以及时将本工序出现的异常情况传送到前、后道工序,使公司各相关工序联动操作,在安全生产方面取得突破。

(4)吸收系统尾气实现无污染排放,改善了原水喷射负压系统产生的有害气体对环境造成的污染,实现了清洁文明生产。

改进后氯化氢处理工艺流程如图3所示。

1阻火器;2石墨合成炉;3氯化氢冷却器;4分离器;5凝酸储槽;6凝酸泵;7二级降膜吸收塔;8一级降膜吸收塔

图3 改进后氯化氢处理工艺流程

3 结语

本次改造中,我们结合了一些氯碱企业的优点,同时根据本企业的实际状况,对该工艺进行了提高和完善。从近半年来的运行结果来看,该工艺在质

量、安全、环保、经济效益和社会效益等方面都取得了较好的效果。

[编辑:蔡春艳]

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