氯堿化工氯氣廢氣處理系統(tǒng)安全環(huán)保研究

山東省菏澤市東明縣東明石化萬海氯堿有限公司 鄭志剛

氯堿化工作為我國基礎(chǔ)化工工作的重要內(nèi)容，系統(tǒng)工作的原理是在塔內(nèi)堿液不足的情況下用電解食鹽水的方法制造燒堿、氫氣、氯氣等。然而，氯氣本身具備一定的毒性，因此在實際生產(chǎn)過程中若氯氣尾氣發(fā)生泄漏，便很容易造成環(huán)境污染問題，我們經(jīng)常見到的就是工作技術(shù)人員中毒事件的發(fā)生，為此需要通過改造氯堿化工氯氣廢氣處理系統(tǒng)來實現(xiàn)該化工流程的安全環(huán)保改造。

一、氯堿化工行業(yè)

在化學(xué)工業(yè)中，氯堿化工是最基礎(chǔ)的一種技術(shù)，該技術(shù)手段被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域的生產(chǎn)中，包括冶金冶鐵工業(yè)、化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)工業(yè)、紡織紡紗工業(yè)和與之相關(guān)的公共事業(yè)領(lǐng)域等，它是當(dāng)前我國一項重要的基礎(chǔ)性化學(xué)工業(yè)之一?，F(xiàn)階段在我國其生產(chǎn)過程多采用隔膜閥及離子膜交換法生產(chǎn)工藝來實現(xiàn)生產(chǎn)。其中生產(chǎn)出來的氯氣和氫氣及酸或者燒堿中，氯氣屬于高度介質(zhì)，比如，生產(chǎn)氯氣尾氣和事故氯氣如果在生產(chǎn)過程中不慎排放至大氣中，往往很容易導(dǎo)致人員中毒，或者會引發(fā)一些環(huán)境污染等安全環(huán)保事故，所以，在大部分情況下氯堿化工過程中的氯氣廢氣的處理系統(tǒng)均被作為化工企業(yè)的氯氣生產(chǎn)安全保障，也是化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中需特別重視的問題。

二、氯堿化工廢氣處理系統(tǒng)的原理

氯氣廢氣處理系統(tǒng)指的是利用專業(yè)廢氣處理管線將氯氣與廢氣傳輸?shù)轿账?，使之可以徹底接觸流經(jīng)循環(huán)泵的逆流循環(huán)堿液，并在此途中吸收氯氣，然后把沒有被吸收的氯氣引進尾氣塔，緊接著與配制好的18%濃度的堿液進行化學(xué)反應(yīng)，將氯氣清除，最后在保證滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，將廢氣排放至大氣中。通常情況下，一旦留存在廢氣中的氯與堿液之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，往往會在堿液持續(xù)循環(huán)堿含量不超過2%的情形下，將其輸送到次氯酸鈉高位槽完成自流裝車。因而生產(chǎn)途中需要嚴(yán)控堿含量比例，保證其必須滿足國家對次氯酸鈉提出的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，防止由于氯氣處理不到位而造成氯氣外泄，防止大氣污染，避免危及周遭環(huán)境[1]。

三、氯堿化工廢氣處理系統(tǒng)存在的問題

（一）吸收塔存在的問題

吸收塔作為氯堿廢氣處理的重要裝置，通常它都會中和內(nèi)部堿液來吸收掉廢氣當(dāng)中的氯氣，但是當(dāng)前大部分化工企業(yè)使用的氯氣廢氣處理裝置中的吸收塔在工作時均采用的是單塔循環(huán)式吸收法。一般來說，幾乎所有的化工企業(yè)排放出來的氯氣廢氣量穩(wěn)定性都不好，這就很容易造成吸收塔內(nèi)氯氣超限的問題，以使得氯化鈉被析出且又會在其內(nèi)部不斷積累。遇到這種情況時，板式換熱器就很容易發(fā)生堵塞。

（二）次氯酸鈉生產(chǎn)導(dǎo)致的問題

通常碳鋼管道會把氯氣廢氣排放系統(tǒng)和液氯包裝抽空尾氣系統(tǒng)很好地連接起來，但實際化工生產(chǎn)時，很容易將管道內(nèi)生成的鐵銹及硫酸鹽等吸進吸收塔，并在塔內(nèi)生成沉淀物，生成物多為氫氧化鐵，這時次氯酸鈉呈紅色，即不能達到標(biāo)準(zhǔn)要求。此外，如果配置堿液時用生產(chǎn)水與堿液直接配制，經(jīng)常性會因為生產(chǎn)水硬度太大而加速生成沉淀物，這種情況下，板式換熱器中的污垢就容易堵塞換熱器本身。此兩種生產(chǎn)方式的應(yīng)用除了可以對次氯化鈉生產(chǎn)的工藝流程進行優(yōu)化以外，又可以提高系統(tǒng)的安全性和環(huán)保性，實現(xiàn)經(jīng)濟收益的最大化[2]。

四、氯堿化工廢氣處理系統(tǒng)安全環(huán)保化的改造方案

（一）吸收塔的改造方案

可先把尾氣塔內(nèi)一小部分接入吸收塔，后再設(shè)置與之對應(yīng)的氣動閥門，緊接著再使用DCS系統(tǒng)實時完成控制，確保在一些特殊情況下，比如遇到堿液不足等問題時就可以讓外部人員將此閥門打開。另外，為使氯氣廢氣處理流程的安全性得到保證，或者由傳統(tǒng)的堿含量的≤2%提高至＞6%。或在吸收塔上裝設(shè)次氯酸鈉高位槽，借此生成次氯酸鈉，并使其自流進入裝置二級吸收塔入口位置，二次吸收裝置內(nèi)的氯氣，并且控制出塔ORP，從而保證次氯酸鈉的成品質(zhì)量。

還必須保證廢氣處理系統(tǒng)布局的科學(xué)性和合理性，并且要在當(dāng)前廢氣處理系統(tǒng)特性基礎(chǔ)上合理規(guī)劃整個廢氣處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局，另外為了保證達到成本的最優(yōu)配置，且實現(xiàn)其系統(tǒng)布局結(jié)構(gòu)的高性價比和高實用性，采取最佳方案。另需計算通風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)壓和風(fēng)量。第一步在選用相應(yīng)的技術(shù)時應(yīng)結(jié)合整體換氣需求、通風(fēng)系統(tǒng)的直線管路、主干管路風(fēng)速、頂部排風(fēng)設(shè)計風(fēng)量等。第二步，計算風(fēng)壓時應(yīng)該慮及排風(fēng)系統(tǒng)和吸收塔及萬向排風(fēng)罩等部分的壓降。

（二）次氯酸鈉生產(chǎn)的改良方案

為有效避免次氯酸鈉生產(chǎn)途中引發(fā)質(zhì)量問題，同時實現(xiàn)其產(chǎn)品品質(zhì)的優(yōu)化，另可裝置沉積槽，并且借助沉積槽的自然重力作用將鋼管道中的鐵銹沉淀下來。也可以將適量液體灌進沉積槽，避免因為產(chǎn)生金屬雜質(zhì)而對次氯酸鈉成品的質(zhì)量造成影響。此外也可以用純水管道替代配制堿液的生產(chǎn)水管道。采取這種手段能緩解氯氣廢氣系統(tǒng)堵塞的問題。所以，選擇最優(yōu)質(zhì)的次氯酸鈉生產(chǎn)工藝，能為氯氣廢氣處理系統(tǒng)在后續(xù)的化工生產(chǎn)安全環(huán)保工作中奠定一定的技術(shù)支撐，同時提高工作效率，提高生產(chǎn)質(zhì)量，并且從中獲取到相應(yīng)的經(jīng)濟效益[3]。

五、氯堿化工氯氣廢氣處理系統(tǒng)安全環(huán)保相關(guān)措施

（一）嚴(yán)格控制廢棄排放濃度

按要求嚴(yán)格控制廢氯氣允許的排放濃度及排放高度，確保其能夠達到既定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

（二）優(yōu)化氯氣廢氣處理系統(tǒng)

現(xiàn)階段大部分廢氯氣處理系統(tǒng)都采用的是堿液吸收的方式，借此來完成對達標(biāo)后經(jīng)尾氣風(fēng)機排放至大氣的工藝流程。通常情況下，堿液吸收工藝都使用的是兩塔吸收工藝，當(dāng)然在目前的生產(chǎn)過程中依然存在許多問題，包括像循環(huán)板式冷卻器容易發(fā)生堵塞等問題，對于設(shè)計者而言，必須及時搜集并深入了解現(xiàn)階段工藝應(yīng)用過程中留存的許多問題，并且具體找到問題出現(xiàn)的原因，根據(jù)企業(yè)本身的實況解決相關(guān)問題，在優(yōu)化系統(tǒng)生產(chǎn)的過程中提高產(chǎn)品的成品品質(zhì)，保證裝置設(shè)備的安全及環(huán)保性能。

（三）對氯氣廢氣處置系統(tǒng)進行技術(shù)改進和項目優(yōu)化

強化廢氣氯氣處理系統(tǒng)的優(yōu)化處理，除了要求必須要提高處理氯氣的能力以外，還需要借助生產(chǎn)處理裝置轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的廢氣成為價值性較高的產(chǎn)品，以實現(xiàn)生產(chǎn)和環(huán)保效益的雙提升?，F(xiàn)階段改進氯氣廢氣處理系統(tǒng)的主要方式是于氯氣廢氣處理吸收塔的部位增設(shè)廢氣次氯酸鈉高位槽，后經(jīng)循環(huán)二次和氯氣發(fā)生反應(yīng)并生成次氯酸鈉成品，后復(fù)處理廢氣后再循環(huán)利用，投入相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用中去；除此之外，也可以通過對工藝參數(shù)的調(diào)整和管道的改造，以及合理運用尾氣塔循環(huán)液分支處理技術(shù)來完成對整體生產(chǎn)工藝流程的優(yōu)化處理，防止造成大幅度的污染，或引發(fā)安全環(huán)保事故。以后再對氯氣廢氣裝置經(jīng)反復(fù)性技術(shù)改造之后，全面提升氯氣廢氣處理裝置的安全性和環(huán)保性，提高化工行業(yè)的經(jīng)濟利潤。

（四）合理的廢氣處理系統(tǒng)布局

為達到廢氣處理系統(tǒng)的安全環(huán)保目標(biāo)，必須保證布局設(shè)計思路的合理性。當(dāng)前的廢氣處理系統(tǒng)在布局時主要遵從一個全局性觀念，即必須要綜合慮及廢棄物排放的性質(zhì)特點并在此基礎(chǔ)上合理做出結(jié)構(gòu)規(guī)劃，另外還必須綜合考慮到整體布局的性價比及實用性，實現(xiàn)花最少的錢達到最優(yōu)的效率。當(dāng)然也需要進行相關(guān)的計算，以及合理布居風(fēng)量與風(fēng)壓的計算結(jié)果。首先，計算風(fēng)量時必須綜合考慮到干管路內(nèi)的風(fēng)速、整體排風(fēng)換氣數(shù)、通風(fēng)系統(tǒng)支管路內(nèi)風(fēng)速、頂部排風(fēng)設(shè)計風(fēng)量等考慮進去。其次，計算風(fēng)壓時又要綜合考慮到萬向排風(fēng)罩的壓降、吸收塔的壓降及排風(fēng)系統(tǒng)的壓降等綜合考慮進去。

（五）完善廢棄處理系統(tǒng)管理體制

必須要實現(xiàn)氯堿化工廢氣處理系統(tǒng)的高效管理，同時還必須制定較之完善的廢氣處理系統(tǒng)及其對應(yīng)的管理制度，此外也需要開設(shè)相應(yīng)的廢氣處理系統(tǒng)培訓(xùn)機構(gòu)，保證有關(guān)技術(shù)操作人員能夠根據(jù)按要求完成操作，有效降低不安全事故發(fā)生的概率。另外，在全體員工當(dāng)中需展開全方位的知識宣傳活動，全面提升化工企業(yè)內(nèi)部員工處理安全事故的能力。

（六）強化廢氣處理系統(tǒng)的設(shè)備管理，重視質(zhì)量與安全

實際化工生產(chǎn)工作中，我們必須清醒地認識到，氯堿化工企業(yè)的生產(chǎn)需要特別強調(diào)對廢氣處理系統(tǒng)的管理和檢查工作。需全面考察廢氣處理系統(tǒng)的各個部位及工作環(huán)節(jié)，如遇問題設(shè)備必須及時檢修或進行更換，杜絕出現(xiàn)檢修拖拉的現(xiàn)象，否則安全事故發(fā)生的概率會急速上升，無法保證廢氣處理系統(tǒng)的正常運行[4]。

結(jié)束語

綜上所述，結(jié)合當(dāng)前我國環(huán)境污染問題的嚴(yán)重程度，以及我國氯堿化工氯氣廢氣處理工作開展的現(xiàn)狀來看，強化企業(yè)氯氣廢氣處理系統(tǒng)的安全環(huán)保改造已成為一種必然趨勢，不僅要凈化處理廢氣，還必須嚴(yán)格控制好廢氣物的排放濃度，以及實現(xiàn)對氯氣廢氣處理系統(tǒng)的優(yōu)化配置，從而達到科學(xué)合理的廢氣處理系統(tǒng)布局，不斷健全并完善相應(yīng)的廢氣處理系統(tǒng)體制，借這些舉措的實踐力度來進一步實現(xiàn)我國氯堿化工廢氣處理工作的安全環(huán)保方案的改造，然而，僅紙上談兵顯然沒有用，還必須將理論與實踐相統(tǒng)一起來，將其付諸于實際行動，致使這些措施能真正發(fā)揮出其實質(zhì)性作用，不斷優(yōu)化氯堿化工企業(yè)廢氣處理系統(tǒng)的配置，提升廢氣處理工作的效率，優(yōu)化次氯酸鈉成品質(zhì)量。