鹽酸生產(chǎn)中的質(zhì)量控制

明坤，薄振海，王尚

（青島海晶化工集團(tuán)有限公司，山東青島266409）

鹽酸生產(chǎn)中的質(zhì)量控制

明坤，薄振海，王尚

（青島海晶化工集團(tuán)有限公司，山東青島266409）

介紹了二合一石墨合成爐與降膜吸收器生產(chǎn)鹽酸的工藝及鹽酸生產(chǎn)過程中可能存在的質(zhì)量問題，并對(duì)鹽酸質(zhì)量指標(biāo)的控制提出了判斷與解決措施。

鹽酸；質(zhì)量；石墨合成爐；降膜吸收器

青島海晶化工集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“青島海晶”）老廠區(qū)的液氯鹽酸廠氯化氫工段原配套有8臺(tái)循環(huán)水冷卻夾套式二合一石墨合成爐，4套降膜吸收系統(tǒng)。為能夠有效利用合成爐反應(yīng)熱，節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，自2007年11月開始，安裝第一臺(tái)副產(chǎn)蒸汽型二合一石墨合成爐，并于2008年3月順利投產(chǎn)，然后于2008年內(nèi)陸續(xù)將另外3臺(tái)冷水型合成爐更換為副產(chǎn)蒸汽型合成爐，于2010年將第五臺(tái)冷水型合成爐更換為副產(chǎn)蒸汽型合成爐。5臺(tái)副產(chǎn)蒸汽型石墨合成爐可滿足電石法PVC對(duì)氯化氫氣體需要，并且副產(chǎn)出的余熱蒸汽平穩(wěn)、合格，為公司帶來了巨大收益，原有冷水型合成爐保留4臺(tái)作為備用設(shè)備，配套的降膜吸收鹽酸生產(chǎn)系統(tǒng)仍保持4套。為電石法PVC供氯化氫氣是老廠區(qū)氯化氫工段的主要職責(zé)，同時(shí)，生產(chǎn)高純鹽酸、工業(yè)鹽酸，平衡氯氣也是氯化氫工段的職責(zé)。

青島海晶搬遷后，新區(qū)改用乙烯法生產(chǎn)聚氯乙烯，新區(qū)氯堿廠液氯鹽酸工段不再需要為后續(xù)裝置供氯化氫氣，而是以生產(chǎn)鹽酸平衡氯氣為任務(wù)，配套2臺(tái)副產(chǎn)蒸汽型二合一石墨合成爐，2套降膜吸收系統(tǒng)。

目前生產(chǎn)的工業(yè)鹽酸作為產(chǎn)品銷售，高純鹽酸一方面作為產(chǎn)品銷售，另一方面滿足公司內(nèi)二次鹽水、離子膜電解、脫硝及脫鹽水站、VCM裝置等用戶的使用。

1 鹽酸生產(chǎn)工藝流程

新區(qū)鹽酸生產(chǎn)系統(tǒng)由“石墨合成爐+冷卻器+一級(jí)降膜吸收器+二級(jí)降膜吸收器+尾氣塔”組成，具體如下。

由液氯工序輸送過來的氯氣經(jīng)氯氣緩沖罐后，進(jìn)入合成爐的氯氣管路，經(jīng)過氯氣切斷閥、調(diào)節(jié)閥、手閥，進(jìn)入合成爐底部的氯氣燈頭。由氫氣處理輸送過來的氫氣經(jīng)氫氣緩沖罐，進(jìn)入合成爐的氫氣管路，經(jīng)過氫氣切斷閥、調(diào)節(jié)閥、手閥，進(jìn)入合成爐氫氣燈頭。氯氣和氫氣經(jīng)在合成爐燈頭處混合燃燒，生成氯化氫氣體。

石墨合成爐與冷卻器是一體式設(shè)備，高溫氯化氫氣體直接進(jìn)入冷卻器由循環(huán)水冷卻降溫。

氯化氫氣由石墨冷卻器進(jìn)入一級(jí)降膜吸收器上部，與來自二級(jí)降膜吸收器的稀酸并流接觸吸收，后匯流到工業(yè)鹽酸或高純鹽酸總管，然后進(jìn)入鹽酸貯罐，未吸收的氯化氫氣由一級(jí)降膜吸收器下部出來，進(jìn)入二級(jí)降膜吸收器上部，與來自尾氣塔的稀酸并流接觸吸收，后進(jìn)入一級(jí)降膜吸收塔上部，未吸收的氣體進(jìn)入尾氣塔底部，尾氣塔是填料塔，吸收水由尾氣塔上部加入，與尾氣塔底部進(jìn)入的氯化氫氣逆流接觸吸收，形成稀酸，由尾氣塔底部進(jìn)入二級(jí)降膜吸收器頂部，剩余尾氣（成分是過剩氫氣）放空。

無(wú)離子水由水泵加壓進(jìn)入合成爐下部的爐體夾套中，與石墨爐體進(jìn)行熱交換，吸收氫氣、氯氣的燃燒反應(yīng)熱后進(jìn)入蒸汽閃發(fā)罐，閃蒸產(chǎn)生蒸汽，進(jìn)入蒸汽總管，送往用戶使用。

鹽酸生產(chǎn)工藝流程圖見圖1。

圖1 鹽酸生產(chǎn)工藝流程圖

2 高純鹽酸的質(zhì)量指標(biāo)

青島海晶生產(chǎn)高純鹽酸按中華人民共和國(guó)化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《HG/T2778-2009高純鹽酸》要求執(zhí)行，具體如下。

（1）外觀：無(wú)色透明液體。

（2）高純鹽酸應(yīng)符合要求見表1。

青島海晶生產(chǎn)的高純鹽酸長(zhǎng)期以來質(zhì)量穩(wěn)定，指標(biāo)合格，滿足上述標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到優(yōu)等品等級(jí)，但仍然不可避免地存在少數(shù)的質(zhì)量波動(dòng)問題。

表1 高純鹽酸要求

3 生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題及解決措施

3.1 總酸度的波動(dòng)

青島海晶要求控制高純鹽酸酸度指標(biāo)在≥31%，實(shí)際生產(chǎn)中一般控制在31.2%～32%，曾出現(xiàn)過濃度不合格的情況，表現(xiàn)為濃度＜31%或濃度過高，分析原因如下。

（1）吸收水水量調(diào)節(jié)不到位

總酸度的控制，以調(diào)節(jié)吸收水的水量為主要控制方式，因?yàn)辂}酸產(chǎn)量一方面考慮氯氣的平衡，由前后工序的生產(chǎn)負(fù)荷決定，另一方面由鹽酸的需求量決定，因此，氯氣量是不允許隨意調(diào)節(jié)的，且調(diào)節(jié)吸收水量來控制酸濃度的方式迅速、準(zhǔn)確。尤其在裝置開車、提降負(fù)荷過程中，需要及時(shí)調(diào)整吸收水量，增大吸收水量，可以降低鹽酸酸度，減小吸收水量，可以提高鹽酸酸度，并及時(shí)分析酸度，根據(jù)分析結(jié)果調(diào)節(jié)吸收水量，將酸度控制在指標(biāo)要求范圍內(nèi)。

（2）氯氣流量波動(dòng)影響了酸度

因?yàn)檎{(diào)節(jié)閥波動(dòng)、流量計(jì)的偏差、氣溫的變化等原因造成了氯氣流量的變化，鹽酸生產(chǎn)過程中是氫氣過量的，氯氣流量的波動(dòng)會(huì)造成氯化氫氣量的變化，在吸收水量不變的情況下，鹽酸酸度會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。這個(gè)問題需要DCS操作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)流量變化、配比值的變化，并及時(shí)通過分析酸度、打比重的方式予以確認(rèn)、糾正。

（3）吸收水流量波動(dòng)影響酸度

因吸收水調(diào)節(jié)閥波動(dòng)、泵出口壓力波動(dòng)或吸收水流量計(jì)的偏差造成了吸收水流量的波動(dòng)，引起鹽酸酸度的波動(dòng)，需要聯(lián)系檢修調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)或切換備用泵。

（4）降膜吸收器存在問題

降膜吸收器頂部安裝有分水盤，長(zhǎng)期使用可能出現(xiàn)偏流的情況，或因?yàn)榘惭b不正、分酸盤、溢流管損壞等原因引起，表現(xiàn)為鹽酸出酸酸度低、降膜冷卻器一側(cè)冷一側(cè)熱、尾氣塔溫度高，處理此問題需要停車檢修設(shè)備，調(diào)整降膜吸收器分水盤。也可能降膜吸收器出現(xiàn)泄漏，此時(shí)會(huì)造成鹽酸中鈣鎂等其他指標(biāo)的同時(shí)變化。

3.2 鈣鎂離子超標(biāo)

（1）吸收水污染

青島海晶老區(qū)鹽酸生產(chǎn)裝置中曾使用自來水生產(chǎn)工業(yè)鹽酸，使用脫鹽水生產(chǎn)高純鹽酸，兩路水的管路通過三通連接在一起，根據(jù)出酸需要選擇使用。在生產(chǎn)中，曾經(jīng)發(fā)生過因?yàn)殚y門內(nèi)漏，造成高純鹽酸鈣鎂超標(biāo)，后取消了自來水管路，一律使用脫鹽水生產(chǎn)鹽酸。

（2）系統(tǒng)置換不合格

裝置長(zhǎng)時(shí)間停用可能會(huì)吸附環(huán)境中的一些灰塵等雜質(zhì)，在后續(xù)開車過程中，需要對(duì)降膜吸收系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的沖洗，沖洗置換時(shí)間應(yīng)在1 h以上，條件允許可以延長(zhǎng)沖洗時(shí)間，如果系統(tǒng)沖洗置換不合格，會(huì)出現(xiàn)鈣鎂離子超標(biāo)的情況。

（3）尾氣塔粉塵污染

青島海晶老廠區(qū)鹽酸裝置靠近電石庫(kù)、乙炔站，粉塵比較多，鹽酸生產(chǎn)過程是微正壓，尾氣塔有過量氫氣排放，但是在有風(fēng)天氣，尤其風(fēng)力較大的季節(jié)，粉塵仍然會(huì)通過放空管進(jìn)入尾氣塔，進(jìn)入鹽酸，造成鈣鎂離子超標(biāo)，因?yàn)殁}鎂離子的分析要求精度高，微量粉塵的進(jìn)入就會(huì)造成鈣鎂超標(biāo)。

解決的措施可以在尾氣塔增加水封罐，或改進(jìn)放空管形式，避免粉塵倒灌。

（4）設(shè)備有損傷造成循環(huán)水滲漏

降膜吸收器屬于塊孔式石墨換熱器，使用循環(huán)水冷卻降溫，且循環(huán)水側(cè)的壓力高于鹽酸側(cè)，設(shè)備有損傷，如裂紋等情況，會(huì)造成循環(huán)水滲漏進(jìn)入鹽酸系統(tǒng)，造成鈣鎂離子超標(biāo)。

解決的措施需要停下設(shè)備檢漏，如果確認(rèn)設(shè)備漏水，需要進(jìn)行設(shè)備維修。

3.3 鐵離子超標(biāo)

（1）管道、設(shè)備有鐵銹

主要是新裝置或檢修后的裝置，因?yàn)楣艿溃ㄈ鐨錃?、氯氣管道）、設(shè)備（如氫氣、氯氣緩沖罐）內(nèi)部有鐵銹，在系統(tǒng)吹掃中不可能完全清理干凈，開車初期會(huì)由氫氣、氯氣夾帶進(jìn)入合成爐，進(jìn)入鹽酸，造成鐵離子超標(biāo)。新裝置很難避免此問題，一方面需要做好管道吹掃，再就是生產(chǎn)工業(yè)鹽酸，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行沖洗置換，直至合格。

（2）鋼襯管道、PE鋼絲管道的管道破損

青島海晶老區(qū)裝置及鹽酸輸送管道使用鋼襯里管道及鋼絲PE管道，鋼襯管道的襯層可能出現(xiàn)裂紋、破損，造成鹽酸腐蝕外層碳鋼管道，造成鐵離子超標(biāo)，這種腐蝕速度很快，破損管的管件很快會(huì)出現(xiàn)漏酸，需要及時(shí)更換。

鋼絲增強(qiáng)PE管道主要在管件連接處，因?yàn)闊崛鄄缓玫仍?，管道中間層的鋼絲暴露，鹽酸腐蝕鋼絲造成鐵離子超標(biāo)，這種腐蝕一般出現(xiàn)在管件連接點(diǎn)，解決措施是更換泄漏的管道。如果施工質(zhì)量好，熱熔效果良好，這種管道可以長(zhǎng)期使用。

3.4 游離氯超標(biāo)

（1）氫氯配比不合適，氯氣過量

鹽酸生產(chǎn)是過氫反應(yīng)，在高純鹽酸生產(chǎn)中，為避免游離氯的產(chǎn)生，可以適當(dāng)增大配比值，因氯氫配比不合適是造成鹽酸游離氯超標(biāo)的一個(gè)原因，流量波動(dòng)或溫度變化等原因，造成配比值減小，會(huì)造成氯氣過量，進(jìn)而造成鹽酸內(nèi)游離氯超標(biāo)。

解決辦法是隨時(shí)注意觀察配比值變換，觀察氫氣、氯氣流量變化，及時(shí)調(diào)節(jié)。

（2）燈頭結(jié)堿造成燃燒混合不均勻

石墨合成爐普遍采用石英材質(zhì)燈頭，形式分為三層開放式、兩層氯氣封閉式等多種，燈頭在長(zhǎng)時(shí)間使用后，可能會(huì)出現(xiàn)燈頭結(jié)堿的問題，造成氫氣流道堵塞，氫氣氯氣燃燒混合不均勻，造成氯化氫氣體內(nèi)游離氯超標(biāo)，最終造成鹽酸內(nèi)游離氯超標(biāo)。

而造成燈頭結(jié)堿的主要原因就是氫氣處理效果不好，堿霧捕集效果差，氫氣內(nèi)帶堿多，解決辦法是定期檢查、清理燈頭，避免堵塞氫氣流道。

（3）燈頭破損造成氫氣氯氣燃燒不充分

燈頭在長(zhǎng)期使用后，或點(diǎn)火、熄火過程中操作不當(dāng)，可能造成燈頭的破損，嚴(yán)重破損可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更換，輕度破損有時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，而已經(jīng)出現(xiàn)破損的燈頭在使用中可能會(huì)出現(xiàn)氫氣氯氣混合不均勻、燃燒不充分的情況，同樣造成氯化氫氣體內(nèi)游離氯超標(biāo)，最終造成鹽酸內(nèi)游離氯超標(biāo)。解決辦法是對(duì)燈頭拆檢、更換。

3.5 蒸發(fā)殘?jiān)?/p>

此項(xiàng)分析項(xiàng)目，在青島海晶新區(qū)及老區(qū)多年生產(chǎn)中，均未檢出。

4 結(jié)語(yǔ)

高純鹽酸在氯堿生產(chǎn)中使用較多，如離子膜、二次鹽水樹脂塔、脫鹽水混床、膜脫硝等，因此鹽酸質(zhì)量非常重要，合格的高純鹽酸可以有效延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低生產(chǎn)成本。解決上述存在的問題，可以確保高純鹽酸質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定，減小生產(chǎn)波動(dòng)。

Quality control in the production of hydrochloric acid

MING Kun，BO Zhen-hai，WANG Shang
（Qingdao Haijing Chemical Group Co.,Ltd.,Qingdao 266409，China）

This paper introduces the dual function of graphite synthetic furnace and the falling film absorber in the production of hydrochloric acid process and possible quality problems in the process of hydrochloric acid production，and the quality index of hydrochloric acid control judgment and solving measures are put forward.

hydrochloric acid；quality；graphitic synthetic furnace；falling film absorber

TQ111.3

B

1009－1785(2017)07-0045-03

2017-05-09