氯氣處理系統(tǒng)技術改造

張菊青，王小敏

(1. 河南同生環(huán)境工程有限公司 河南 鄭州 451000;2. 河南平煤神馬開封東大化學有限公司, 河南 開封 475000)

河南平煤神馬開封東大化學有限公司擴建10萬t/a燒堿配套新上了氯氣處理系統(tǒng)，合并處理老5萬t/a燒堿的氯氣；新上2套氫氣處理系統(tǒng)，分別處理2套燒堿裝置生產的氫氣。其中氯氣處理系統(tǒng)的主要設備包括1臺氯水洗滌塔，1臺鈦冷卻器，1臺組合式干燥塔及A、B、C 3臺氯氣透平機，氯氣透平機型號LYJ-2200/0.36，電動機功率180 kW，主軸轉速20 000 r/min,于2007年7月投入生產使用，目前已運行10多年。因設備腐蝕、電氣故障等多次出現氯氣透平機損壞事故，僅2019年就發(fā)生3次氯氣換熱器泄漏和2次透平機跳閘事故，嚴重影響了公司的正常生產運行。

1 氯氣處理工藝流程

電解來的高溫濕氯氣經氯水洗滌塔洗滌后，通過鈦管冷卻器與8 ℃水換熱冷卻，再通過組合式干燥塔內的濃硫酸去除水分，經酸霧捕集器捕集酸霧后變?yōu)楦稍锫葰猓陕葰馔钙綑C一級吸入口進入一級壓縮缸，壓縮后氣體經過一級冷卻器冷卻后由二級吸入口進入二級壓縮缸，壓縮后進入二級冷卻器，冷卻后進入氯氣分配臺送往氯氣液化工段。

2 事故實例

2.1 事故案例一

2019年4月22日，電解槽開車前，氯氣透平機B機投入運行，電解槽開始升電流后，發(fā)現氯水洗塔前氯氣出現正壓，透平機帶不上量，立即停車，檢查發(fā)現透平機一級氯氣與水換熱的換熱器泄漏，透平機二級高速軸及葉輪腐蝕，不能繼續(xù)使用，需要立即返廠維修。

直接原因：氯氣透平機B機一級換熱器透水，水從透平機一級進口與氯氣一起抽入，水與氯氣立即生成鹽酸和次氯酸，反應方程式如下：

生成的次氯酸極易分解為HCl，并放出新生態(tài)的氧，新生態(tài)的氧具有更強的氧化性，所以含水氯氣具有強烈的氧化性，強腐蝕性物質迅速與氯氣透平機泵內金屬部件發(fā)生氧化還原反應，造成二級高速軸及葉輪腐蝕報廢，泵頭損壞嚴重，無法正常工作。

氯氣透平機B機5月13日泵頭修復后返回安裝，5月19日公司大修完成，開車調試正常后投入運行。

2.2 事故案例二

2019年4月27日6：00，操作人員巡檢發(fā)現循環(huán)水回水池內漂浮大量白色泡沫，周圍伴有氯氣味道，用pH試紙測試各臺氯壓機換熱器循環(huán)水出水，發(fā)現透平機C機二級換熱器出水pH值是2，呈強酸性，判斷換熱器泄漏，立即做倒機處理。由于處理及時，避免了更大的設備損壞事故。

2.3 事故案例三

2019年5月11日12:37:01，氯氣透平機C機突然跳閘停車，操作人員發(fā)現后為防止氯氣大正壓造成透平機A機喘振，手動點停了A機。12:37:58，DCS出現LY-C0401A氯壓機A機停止信號，同時出現LYJQT信號；12:37:59，出現AAAAAA公用聯(lián)鎖信號，同時出現YSA-101A、B、C、D、E、F(整流器A-F聯(lián)鎖停車信號)，R-230整流器A、B、C、D、E、F聯(lián)鎖停車，新、老電解槽全部聯(lián)鎖停車；12:38:09，出現YSA-C0441A1、B1、C1(氫壓機聯(lián)鎖停車信號)，10萬t/a系統(tǒng)氫壓機A、B、C聯(lián)鎖停車，同時出現ZLQQT(整流器全停信號)。

事故原因：停車檢查發(fā)現氯氣透平機C機電動機軸承抱死，電動機損壞。停車拆除后送電動機廠家維修。

此次事故中，老電解3臺電解槽全部聯(lián)鎖停車后，配套的5萬t/a A氫壓機因儀表控制線傳輸接線斷開，“全部電解槽跳閘聯(lián)鎖氫壓機跳閘”的聯(lián)鎖未得到執(zhí)行，造成電解槽內氫氣系統(tǒng)壓力低于氯氣壓力，槽內出現-15 kPa的大負壓差，電解槽極網變形。操作人員停車5 min后發(fā)現氫壓機仍在運行中，手動點停了氫壓機。

2.4 事故案例四

2019年5月31日，因斷電，3臺透平機跳閘，氯氣透平機B機一級換熱器再次透水，一二級葉輪腐蝕報廢，泵頭返廠維修。

3 技術改造措施

針對5月11日透平機C機電動機燒壞和5月31日3臺透平機同時跳閘2次生產事故，分析造成事故的直接原因是設備老化，發(fā)生縫隙腐蝕泄漏，造成透平機損壞；間接原因是循環(huán)水水質差，水內氯根含量高、鹽分高，造成化學腐蝕，致使焊縫處更易發(fā)生腐蝕，造成設備泄漏，出現生產事故。為避免再次出現類似生產事故，進行了以下技術改造。

3.1 更改氯氣透平機換熱器循環(huán)水出口管道

氯氣透平機一級、二級換熱器多次出現腐蝕泄漏，尤其是一級換熱器泄漏后，列管內循環(huán)水進入干氯氣側，造成透平機葉輪腐蝕、高速軸損壞等重大事故，維修費用動輒數十萬元。為避免循環(huán)水進入氯氣側，降低損失，在不增加設備投資情況下，降低換熱器循環(huán)水出口壓力是最有效的方法。

將3臺透平機換熱器原循環(huán)水管道管徑150 mm改為250 mm，將換熱器循環(huán)水出口側的上封頭去掉，將封頭改為敞口型直接對大氣，一、二級換熱器循環(huán)水出水進入敞口的上封頭，溢流到DN 250的循環(huán)水出口總管道。

3.2 循環(huán)水回水管道安裝pH在線檢測儀

2019年4月，2次出現氯氣透平機換熱器循環(huán)水泄漏，造成氯氣透平機損壞和全系統(tǒng)停車事故，由于沒有在線pH值檢測，不能及時發(fā)現換熱器泄漏。

循環(huán)水進入氯氣側會發(fā)生反應，生成次氯酸和鹽酸，腐蝕換熱器內的列管(碳鋼材質)，通過檢測循環(huán)水回水pH值變化可以及時發(fā)現問題。

在3臺氯氣透平機循環(huán)水回水總管的管道上安裝pH值檢測計，進行pH值實時檢測，將數據遠傳處至氯氫操作室，方便員工及時觀察pH值的變化，及時發(fā)現問題，避免出現設備腐蝕等重大事故。

3臺透平機冷卻水回水管道安裝pH值在線檢測后，可以通過觀察pH值變化，及時發(fā)現問題，避免出現設備腐蝕等重大事故。

3.3 做好氯氣透平機日常維護

①壓縮機連續(xù)運行過程中，定期記錄操作數據：氯氣的各級排氣壓力和溫度，潤滑油的供油壓力和溫度、軸承溫度、軸振動、軸位移監(jiān)測數據。②定期觀察油過濾器前后壓差，大于0.05 MPa時及時切換手柄。同時清洗或更換停運的過濾筒濾網。③注意油箱液位過低時應補充新油。④定時檢測氯氣中水分含量，只有氯氣中含水質量分數小于0.01%才能保證葉輪、缸體等氯氣接觸部件不被腐蝕。⑤定時檢查冷卻水中的氯離子。⑥運轉過程中注意壓縮機、電動機有否不正常聲音，如有異常應判斷是否應停車檢查。⑦仔細檢查管道有否泄漏及震動。⑧定時檢查排放管工作是否正常，如不正常應打開旁路閥關閉排放管的隔斷閥，調整旁路閥以便排放正常，然后打開排放管清洗或修理閥件。