氯酸鈉副產(chǎn)氫氣回收利用工藝探討

趙海軍，延鳳英，高　娃，王永剛（內(nèi)蒙古蘭太實業(yè)股份有限公司，內(nèi)蒙古阿拉善盟750336）

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氯酸鈉副產(chǎn)氫氣回收利用工藝探討

趙海軍，延鳳英，高娃，王永剛
（內(nèi)蒙古蘭太實業(yè)股份有限公司，內(nèi)蒙古阿拉善盟750336）

摘要：敘述了電解氯化鈉水溶液生產(chǎn)氯酸鈉，副產(chǎn)品氫氣回收利用工藝改造過程，提出了處理工藝，指出該工藝存在的問題，提高了氫氣生產(chǎn)安全性。

關(guān)鍵詞：氯酸鈉；氫氣；探討

1　背景

內(nèi)蒙古蘭太實業(yè)股份有限公司制鈉分公司氯酸鈉廠有A、B 2條生產(chǎn)線，總生產(chǎn)能力10萬t/a，副產(chǎn)氫氣7 200萬Nm3/a，氫氣一直高空排放沒有利用。2009年，中鹽吉蘭泰鹽化集團有限公司委托某公司設(shè)計院編制了可行性研究報告及施工圖設(shè)計。項目建成后，經(jīng)有關(guān)單位評價，發(fā)現(xiàn)工藝流程中沒有配套除氧系統(tǒng)，如果運行此工藝系統(tǒng)存在較大的安全隱患，不滿足開車條件。2013年另選設(shè)計院對原有氫氣凈化處理工藝進行改造，4月改造完成，而運行到11月，因系統(tǒng)中氯含量較高，對后續(xù)碳鋼設(shè)備、管道腐蝕嚴重，部分設(shè)備、管道損壞，無法安全生產(chǎn)而停車。

2014年，蘭太公司收到用氫單位的意向函后，考慮到氫氣是重要的化工清潔能源，同時也是重要的化工原料，將氯酸鈉廠氫氣回收利用，可切實降低氯酸鈉產(chǎn)品生產(chǎn)成本，增加氯酸鈉產(chǎn)業(yè)綜合效益，對改善公司經(jīng)營效益具有很大的作用。因此，公司決定對閑置2年之久的氫氣站進行技術(shù)改造。項目從2015年2月開始設(shè)計，7月開始現(xiàn)場施工，11月18日全部建設(shè)完工，11月20日投料試車一次性成功。

2　前期工藝的缺陷和不足

（1）2013年設(shè)計的氫氣回收工藝簡單，沒有充分考慮現(xiàn)有工藝條件，對原料氣了解不足，回收工藝不成熟，無脫氧工藝，運行安全風險大，具體流程框圖見圖1。

（2）2013年改造后，依舊對原料氣認識不足，增加了脫氧工藝，但沒有考慮到氯氣的極大危害，致使2臺氫氣冷凝器損壞、大部分儀表損壞，具體流程框圖見圖2。

3　工藝改進方案

2015年技改，充分考慮了前面2次設(shè)計的缺陷及不足，從氯酸鈉廠的運行操作、原料氣的成分含量及運行安全性等各方面，進行了深入的研究探討，提出了總體的技改方案。首先是增加了堿洗除氯系統(tǒng)，增加活性炭除水器，保護鈀觸媒，對操作控制系統(tǒng)中不滿足使用要求的設(shè)備、閥門、儀表進行了更換，為了確保安全，增加了雙重安全聯(lián)鎖，最大可能杜絕發(fā)生負壓狀態(tài)，氧氣進入系統(tǒng)的可能性，技改后具體流程框圖見圖3。

圖1　氫氣回收工藝流程框圖圖2　2013年改造后氫氣回收工藝流程框圖

圖1　氫氣回收工藝流程框圖圖2　2013年改造后氫氣回收工藝流程框圖

圖3　2015年改造后工藝流程框圖

4　改進后工藝特點

氯酸鈉副產(chǎn)氫氣經(jīng)過凈化處理后回收利用，國內(nèi)許多廠家如福州一化、江西蘭太化工等主工藝路線基本相同，通過近3個月的運行，認為改造后有以下幾個工藝特點。

（1）除氯堿洗塔改變了以前單位串聯(lián)使用多塔的工藝設(shè)計，采用了一塔兩級的設(shè)計，氣體進入堿洗塔后，在下段先由濃度較低的堿液吸收，吸收后氯含量較小的氣體進入上段，再由濃堿吸收，堿濃度加大增加了吸收的濃度梯度，吸收效果好，兩級設(shè)計極大降低了投資，解決了改造項目用地缺乏的問題，保證了安全防火距離。

（2）堿洗塔及內(nèi)件、填料全部采用鈦材設(shè)計，對系統(tǒng)中存在的二氧化碳，經(jīng)過氫氧化鈉吸收后，生成碳酸鈉，達到一定濃度后排出，返回到氯酸鈉制鹵系統(tǒng)，降低了氯酸鈉制鹵系統(tǒng)除鈣碳酸鈉的用量，做到了循環(huán)利用。

（3）經(jīng)過脫氧、冷凝的氫氣，分出一支回到脫氧器前，一方面降低了進脫氧器前的氧含量；另一方面，降低了脫氧器的操作溫度，如此設(shè)計整體提高了工藝運行的安全性。

（4）氯酸鈉A、B 2條生產(chǎn)線在氫氣站氫壓機前分開設(shè)置，解決了以前因氫氣站出現(xiàn)問題，而導致氯酸鈉兩條線均停車的問題，為穩(wěn)定生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

（5）氫氣站氫壓機、氯酸鈉A、B線進堿洗塔氫氣開關(guān)閥與堿洗塔的進氣壓力、水洗塔的出氣壓力和氫氣站A、B線總管壓力低限值進行安全聯(lián)鎖控制，以上任何一項壓力值低于聯(lián)鎖值時快速關(guān)閉氯酸鈉A、B線進堿洗塔氫氣開關(guān)閥，在壓力繼續(xù)低于停車值時2 s內(nèi)停氫壓機。通過改造避免了任一環(huán)節(jié)中氫氣壓力的波動而造成系統(tǒng)抽負壓，保證了氫氣站整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

原PLC控制系統(tǒng)改為DCS控制系統(tǒng)并且應用了AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)，不用進入氫氣站現(xiàn)場對儀表設(shè)備進行維護校驗，能夠大大簡化了智能設(shè)備的調(diào)試和維護工作，有效地提高工作效率，節(jié)省現(xiàn)場設(shè)備的調(diào)試時間，避免人為失誤，提高維護安全性，使一切維修和報警都做到有據(jù)可查，提高整個系統(tǒng)運行的安全性。

（6）通過改造氫氣純度大于97%，氯含量小于1×10-6，超過了當初設(shè)計要求的小于3×10-6，氧含量遠遠小于0.2%，極大的提高了系統(tǒng)運行的安全性。

5　存在問題的探討

通過氫氧化鈉吸收氫氣中的微量氯氣，無法100%除去氯氣，殘留的氯在脫氧器中與氫氣在高溫下（≥200℃）生成氯化氫氣體，隨后在氫氣冷凝器中冷凝下來，進入凝水接受罐。液體pH值在4左右，顯弱酸性，長期下去對冷凝器、管道、凝水接受罐產(chǎn)生不同程度的腐蝕，因此，堿液吸收氯氣后的殘余氯如何去除，成為本工藝需探討解決的問題。

6　結(jié)論

內(nèi)蒙古蘭太實業(yè)股份有限公司氯酸鈉副產(chǎn)氫氣回收利用項目，經(jīng)過艱難的改造歷程，無論從操作運行的穩(wěn)定性還是產(chǎn)品質(zhì)量等方面，可以充分說明，取得了預期的效果，解決了氫氣高空排放造成浪費的問題，隨著氫氣的全部利用，日后將產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益。

Discussion on recycling technology of by-product hydrogen of sodium hypochlorite

ZHAO Hai-jun，YAN Feng-ying，GAO wa，WANG Yong-gang
（Inner Mongolia Lantai industrial Co.，Ltd.，Alashan 750336，China）

Abstract：The recycling technology of by-product hydrogen of sodium hypochlorite was introduced，the treatment technology was put forward，and improve the safety of hydrogen production.

Key words：sodium hypochlorite；hydrogen；technology highlights；problems；discussion

中圖分類號：X78

文獻標識碼：B

文章編號：1009-1785（2016）03-0043-02

收稿日期：2016-01-21