氯堿化工氯氣廢氣處理系統(tǒng)安全環(huán)保研究

劉建群

（寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏石嘴山 753200）

氯堿化工產(chǎn)業(yè)是化學(xué)工業(yè)中相對傳統(tǒng)的一項(xiàng)生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)。經(jīng)過多年來的發(fā)展，其生產(chǎn)產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛用于社會發(fā)展的很多領(lǐng)域。隔膜閥和離子交換膜交換工藝是當(dāng)今更為普遍的生產(chǎn)工藝。但是，由于它們在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了更多的廢氣，處理不當(dāng)不僅影響一線操作工人的生命安全與健康，而且也對大氣環(huán)境造成嚴(yán)重威脅，這使得化工行業(yè)實(shí)現(xiàn)有效的環(huán)境保護(hù)面臨著更大的挑戰(zhàn)。因此，對于氯堿化工企業(yè)廢氣處理系統(tǒng)的優(yōu)化和升級已經(jīng)成為相關(guān)從業(yè)者需要解決的緊迫問題。

1 氯堿化工行業(yè)概述

氯堿化工產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)是化學(xué)工業(yè)中相對基本的技術(shù)流程。它廣泛用于許多領(lǐng)域，例如化學(xué)工業(yè)，紡織紡絲，冶金和鋼鐵工業(yè)以及相關(guān)的公共產(chǎn)品供應(yīng)領(lǐng)域?；瘜W(xué)氯堿工業(yè)主要通過電解鹽水溶液反應(yīng)來生產(chǎn)苛性鈉，氯氣和氫氣。它是我國最重要的基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)之一。當(dāng)前，隔膜閥和離子膜交換過程通常用于氯堿工業(yè)生產(chǎn)。制造過程產(chǎn)物與副產(chǎn)物包括氯氣、氫氣、酸、苛性鈉等。

其中，氯氣是非常有害的。比如，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氯氣、廢氣和意外發(fā)生泄漏的氯氣會直接被釋放到大氣層中，從而會嚴(yán)重影響人們的身體健康，嚴(yán)重會導(dǎo)致人員氯氣中毒。氯氣廢氣處理系統(tǒng)可確保整個(gè)工廠內(nèi)氯氣生產(chǎn)的安全性和可靠性，其高效可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)是安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)方面的重要任務(wù)。

2 氯氣廢氣處理的原理分析

氯是一種劇毒物質(zhì)。毒性極限為3mg/m3。在一線操作人員所處的工作環(huán)境中，空氣中最大允許氯濃度為1mg/m3。在生產(chǎn)氯氣發(fā)生事故時(shí)的處理方式會從啟動、停機(jī)、大修和清潔過程中溶解廢氣，包括對液化的氯氣廢氣或正常生產(chǎn)出的液氯進(jìn)行封存和后續(xù)處理。通常在工藝方面使用吸收方法。吸收方法是控制空氣污染物的最重要手段之一。它不僅可以有效去除氣態(tài)污染物，還可以將污染物轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品，具有經(jīng)濟(jì)效益。

離子氣體燒堿處理系統(tǒng)的主要功能是吸收整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的氯氣廢氣或意外泄漏的氯氣，其處理單元的原理是用稀釋為質(zhì)量分?jǐn)?shù)約15%的NaOH 液體吸收氯氣?；瘜W(xué)反應(yīng)式：

由于反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此必須及時(shí)除去熱量，并且將反應(yīng)溫度控制在40℃以下，以防止氯分解。在反應(yīng)過程中也要注意氯氣的流動。如果氯含量過高，則會發(fā)生氯化反應(yīng)，這會使得次氯酸鈉立即分解，從而導(dǎo)致發(fā)生氯事故。因此，應(yīng)將過量的氫氧化鈉調(diào)節(jié)至0.1%～1.0%。反應(yīng)結(jié)束后及時(shí)分析殘留堿的量。

3 氯氣廢氣處理的必要性分析

氯堿化學(xué)品對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有直接影響，主要用于石化和紡織工業(yè)。為了確保氯堿化學(xué)過程中的清潔生產(chǎn)，必須改進(jìn)生產(chǎn)過程。改進(jìn)過程的最重要點(diǎn)之一是生產(chǎn)概念的改進(jìn)。氯堿法必須以循環(huán)經(jīng)濟(jì)為前提，同時(shí)必須實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。另外，氯堿化學(xué)工業(yè)是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量廢水、廢氣、廢渣和其他廢物的行業(yè)，這是一個(gè)污染嚴(yán)重的行業(yè)。廢物必須妥善處理，否則會嚴(yán)重破壞自然環(huán)境。在后一種情況下，環(huán)境損害會影響人類生存環(huán)境，危害人類生存并影響人類健康。

隨著環(huán)境的惡化，人們開始密切關(guān)注某些傳統(tǒng)和化學(xué)工業(yè)中的綠色生產(chǎn)問題。特別是由于近年來已經(jīng)開發(fā)了相關(guān)技術(shù)，所以相關(guān)組織已經(jīng)對氯堿化學(xué)廢氣的性能進(jìn)行了深入研究。某些有機(jī)氯溶劑具有致癌性，氯氟烴等物質(zhì)可能會破壞臭氧層。環(huán)境保護(hù)是社會發(fā)展的先決條件，尤其是近年來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高使得企業(yè)必須放棄這種高污染發(fā)展模式。最有效的方法之一是有效處理氯氣排放，這是最先受到關(guān)注的方法。

4 氯堿化工氯氣廢氣處理系統(tǒng)安全環(huán)保的具體措施

4.1 改進(jìn)廢氣處理系統(tǒng)

目前，氯氣處理系統(tǒng)通常使用溶解吸收法來達(dá)到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，并通過排氣扇釋放到大氣中。吸收吸水過程通常使用兩塔吸收過程。生產(chǎn)過程中仍然存在許多問題，例如，當(dāng)前的循環(huán)板冷卻器易于堵塞。設(shè)計(jì)人員必須及時(shí)了解和清楚當(dāng)前流程中的問題，并找出問題的原因。通過結(jié)合實(shí)際情況，解決問題和優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)以提高產(chǎn)品質(zhì)量，該設(shè)備將更安全，更環(huán)保。

例如：企業(yè)氯氣排放系統(tǒng)存在以下問題：①吸收塔是單塔吸收法，正常運(yùn)行期間氯氣排放量不穩(wěn)定，內(nèi)部氯氣的狀況導(dǎo)致氯化鈉沉淀。沉淀的氯化鈉和循環(huán)液繼續(xù)在系統(tǒng)中循環(huán)并積聚，這阻塞了隔板熱交換器并影響了所生產(chǎn)次氯酸鈉的質(zhì)量。②連接充滿液氯和氯化氫的排氣系統(tǒng)的管道是碳鋼管。在排氣系統(tǒng)運(yùn)行期間，不可避免地是管道中的一些鐵銹和硫酸鹽會被吸入吸收塔中，形成沉淀物，例如氫氧化鐵。結(jié)果造成所生產(chǎn)的次氯酸鈉的顏色變?yōu)榧t色，產(chǎn)品達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。③廢物處理系統(tǒng)的配制水成分直接由水和采出水組成，但采出水的硬度較高，因此使用硬度高的采出水可提高循環(huán)過程中沉積物的形成率。導(dǎo)致塔板類型的吸收塔熱交換器臟污并發(fā)生堵塞。

針對處理系統(tǒng)的優(yōu)化措施如下：

（1）氯氣廢氣處理在吸收塔中安裝了次氯酸鈉罐，將產(chǎn)生的次氯酸鈉引入次氯酸鈉生產(chǎn)裝置的二級吸收塔的入口。它是自流的，通過控制塔的氧化還原電勢以確保生產(chǎn)次氯酸鈉產(chǎn)品作為母液從次氯酸鈉裝置的氯氣中吸收。

（2）通過改變氯化氫排氣系統(tǒng)的工藝參數(shù)，使循環(huán)液中堿（NaOH）濃度＞6.0%，提高氯化氫排氣處理的安全性。

（3）將用于氯化氫廢氣處理和堿的生產(chǎn)水管改為純水管，并將純水引入堿性液體循環(huán)罐。實(shí)驗(yàn)表明，通過添加一定量的純水可以解決少量鹽沉淀的問題，減少了系統(tǒng)堵塞的可能性，還可以提高次氯酸鈉的質(zhì)量。

（4）在從包裝液氯到處理氯化氫廢氣的管道中，安裝了一個(gè)沉淀池，利用污染物的自然引力使大的鐵銹顆粒沉積。此外，沉淀池的液位恒定，通過在與氣體和液體表面接觸的過程中阻塞部分粉塵物質(zhì)，可以有效減少次氯酸鈉產(chǎn)品中金屬雜質(zhì)引起的污染。

（5）為了確保氯吸收系統(tǒng)的安全運(yùn)行，將循環(huán)液從排氣塔分配到吸收塔的頂部，安裝氣動閥并將其連接到DCS 系統(tǒng)進(jìn)行控制，特別是在吸收塔溶解不充分的緊急情況下，在緊急情況下打開該閥可以有效防止大量氯氣在發(fā)生短期事故時(shí)直接進(jìn)入廢氣處理裝置，發(fā)生安全和環(huán)境事故。

4.2 改善相關(guān)工藝技術(shù)

不僅要改善氯氣廢氣處理系統(tǒng)，還應(yīng)該提高氯氣系統(tǒng)的處理能力，并利用生產(chǎn)處理單元將產(chǎn)生的廢氣轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的產(chǎn)品，生態(tài)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢均可實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前，改進(jìn)氯氣廢氣處理系統(tǒng)的主要技術(shù)是在氯氣廢氣處理中添加次氯酸鈉廢氣罐代替吸收塔，然后再次與氯氣反應(yīng)，由次氯酸鈉生產(chǎn)出成品使廢氣被回收利用。同時(shí)，在相關(guān)行業(yè)中，可以使用處理尾氣塔中的循環(huán)液體分支的技術(shù)來調(diào)整工藝參數(shù)和改善管道，以避免過多的污染并優(yōu)化工藝流程，從而導(dǎo)致安全和環(huán)境事故。氯氣廢氣處理系統(tǒng)的一系列技術(shù)改造，不僅提高了氯氣廢氣處理系統(tǒng)的安全性和環(huán)保性，而且為化工行業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

此外，除害系統(tǒng)通常用的循環(huán)管道是玻璃鋼或PVC 復(fù)合管、鋼襯膠，日常期間如果出現(xiàn)了襯膠破損老化的問題，就會有鐵帶入系統(tǒng)，進(jìn)而造成次鈉返紅氯氣吸收量太大，處理量增大，換熱面積有限，反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱量未及時(shí)移走，循環(huán)液中次鈉受熱分解等不同的問題，這些均會影響次鈉的品質(zhì)。

4.3 優(yōu)化處理系統(tǒng)布局

布局設(shè)計(jì)的思想對于廢氣處理系統(tǒng)非常重要，以達(dá)到安全環(huán)保的目的。當(dāng)今的廢氣處理系統(tǒng)的布局必須具有全局性概念，并且應(yīng)根據(jù)要處理的廢物的相關(guān)和重要特征來考慮其結(jié)構(gòu)。同時(shí)，必須考慮布局的成本效益和實(shí)用性。用最少的投入獲得最大的效率。利用氣流和風(fēng)壓計(jì)算的結(jié)果，還進(jìn)行了相關(guān)的計(jì)算以及各個(gè)零件的合理放置。一方面，在計(jì)算風(fēng)量時(shí)，要考慮通風(fēng)系統(tǒng)支線的風(fēng)速、干線的風(fēng)速、上部廢氣結(jié)構(gòu)的風(fēng)量以及廢氣通風(fēng)的總數(shù)。同時(shí)，在計(jì)算風(fēng)壓時(shí)，必須考慮排氣系統(tǒng)中的壓降，通用抽油煙機(jī)中的壓降和吸收塔中的壓降。

4.4 加強(qiáng)專業(yè)人才培養(yǎng)

當(dāng)前缺乏合格的廢氣處理工人是相關(guān)工作的瓶頸。技能短缺意味著理論薄弱。為了有效應(yīng)對這種情況，有必要加強(qiáng)人才的外部引進(jìn)和內(nèi)部培訓(xùn)。外部引進(jìn)人才旨在通過在各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的高科技人才身上投入資金的支持，以誘使社會參與特定任務(wù)的發(fā)展。人才的內(nèi)部培訓(xùn)包括培訓(xùn)和向公司現(xiàn)有員工提供專業(yè)建議，以提高員工的專業(yè)素質(zhì)并提高后續(xù)操作中廢氣處理的效率。

4.5 加強(qiáng)關(guān)聯(lián)設(shè)備管理

在氯堿化學(xué)公司的生產(chǎn)過程中，加強(qiáng)廢氣處理系統(tǒng)設(shè)備的管理和檢查非常重要。必須對排氣處理系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行徹底的檢查和評估，并且必須及時(shí)更換合格的設(shè)備，從而有效地監(jiān)控和實(shí)施所有細(xì)節(jié)。另外，設(shè)備問題必須得到及時(shí)解決。這是減少事故并確保廢氣處理系統(tǒng)安全運(yùn)行的唯一方法。

5 結(jié)束語

在處理氯堿化學(xué)廢氣時(shí)，重要的是改善企業(yè)氯氣廢氣處理系統(tǒng)的安全性和環(huán)境轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)廢氣處理，嚴(yán)格控制排放濃度，優(yōu)化氯氣廢氣處理系統(tǒng)，合理安排廢氣處理系統(tǒng)，最終改善廢水處理系統(tǒng)的管理體系。為此，必須要注重改進(jìn)廢氣處理系統(tǒng)、改善相關(guān)工藝技術(shù)、優(yōu)化處理系統(tǒng)布局、加強(qiáng)專業(yè)人才培養(yǎng)、加強(qiáng)關(guān)聯(lián)設(shè)備管理。