高純鹽酸濃度測(cè)量裝置改造

李凌云

(唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305)

1 高純鹽酸濃度測(cè)量流程

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“三友氯堿”)目前擁有3種氯化氫合成生產(chǎn)裝置，高純鹽酸產(chǎn)能達(dá)到20萬(wàn)t/a。其中第1、2期氯化氫合成生產(chǎn)裝置共有10套膜吸收系統(tǒng)，每期各5套。第1期3套吸收系統(tǒng)生產(chǎn)32%高純鹽酸；2套吸收系統(tǒng)既可生產(chǎn)32%高純鹽酸，又可生產(chǎn)37%高純鹽酸；第2期5套吸收系統(tǒng)全部生產(chǎn)32%高純鹽酸。

制酸過程主要為合成爐產(chǎn)生的氯化氫氣體送至膜吸收系統(tǒng)，用水吸收氯化氫氣體制備成品高純鹽酸。吸收水的流量決定鹽酸濃度，合格鹽酸通過泵送至罐區(qū)或其他用酸單位。

為保證產(chǎn)品在規(guī)定的指標(biāo)范圍內(nèi)，在高純鹽酸生產(chǎn)過程中，需要通過密度計(jì)和過程分析來確保生產(chǎn)濃度滿足指標(biāo)要求。通常將鹽酸排出至取樣容器中或攜帶至分析實(shí)驗(yàn)室，通過密度測(cè)量鹽酸濃度。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，每班需要多次做樣分析鹽酸濃度，尤其合成爐調(diào)整負(fù)荷時(shí)必須進(jìn)行分析。

2 存在的問題

2.1 環(huán)境污染

為了方便取樣，三友氯堿現(xiàn)有5套吸收系統(tǒng)下酸管線上的取樣液中用軟管將其集中放置固定位置，取樣時(shí)為保證取樣液的準(zhǔn)確性，需進(jìn)行放液處理，取樣管線越長(zhǎng)放出的液體越多，鹽酸取樣過程中揮發(fā)出的氯化氫越多，給環(huán)境帶來的危害越大。采用密閉測(cè)量鹽酸濃度已成為氯堿行業(yè)發(fā)展面臨的一項(xiàng)要求。

2.2 精度低

現(xiàn)場(chǎng)人員測(cè)質(zhì)量時(shí)需要將取樣液放置到取樣容器中，再將密度計(jì)置于取樣液內(nèi)，崗位人員通過讀取密度計(jì)值，獲得密度值，再通過換算得到鹽酸濃度值。因密度計(jì)在取樣瓶?jī)?nèi)放置時(shí)并不能完全直立于瓶中，導(dǎo)致崗位人員在讀取數(shù)值時(shí)存在讀取誤差，與分析室做樣存在一定的偏差。

現(xiàn)場(chǎng)取樣時(shí)自鹽酸溶液釋放出一定量的氯化氫，導(dǎo)致鹽酸濃度受到一定的影響，影響其準(zhǔn)確度。且鹽酸是易揮發(fā)液體，溫度越高，則氯化氫揮發(fā)性越強(qiáng)，所以需控制鹽酸濃度。但多個(gè)膜吸吸收系統(tǒng)的下酸管線使用同一溫度計(jì)，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量某一膜吸的下酸溫度。

2.3 分析滯后

人工做樣，勢(shì)必受人為因素影響，尤其當(dāng)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)其他問題時(shí)，會(huì)造成取樣時(shí)間滯后。不及時(shí)做樣分析可能導(dǎo)致鹽酸濃度超出指標(biāo)范圍；鹽酸濃度過高時(shí)，會(huì)造成吸收系統(tǒng)石墨塊損壞；鹽酸濃度過低時(shí)，則達(dá)不到用戶要求。因此準(zhǔn)確、準(zhǔn)時(shí)做樣是保證鹽酸濃度指標(biāo)合格的重要措施之一。

3 改造方案及效果

針對(duì)現(xiàn)有工藝和操作上存在的不足，研究手動(dòng)測(cè)量密度求鹽酸濃度的弊端，并進(jìn)行了針對(duì)性改造。

3.1 工藝管道改造

自各吸收器下酸管線上設(shè)置專門取樣管線，所有取樣管線通過電磁閥后匯合進(jìn)入質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量鹽酸密度、溫度、流量，這樣既可以準(zhǔn)確測(cè)定當(dāng)時(shí)鹽酸的溫度和密度，又可以避免鹽酸中氯化氫揮發(fā)導(dǎo)致的環(huán)境污染，提升測(cè)量的準(zhǔn)確性。

3.2 控制方式改造

所有電磁閥和質(zhì)量流量計(jì)等儀表全部引入DCS，根據(jù)吸收器狀態(tài)的不同，DCS人員可隨時(shí)進(jìn)行鹽酸密度檢測(cè)，既可以單獨(dú)一臺(tái)吸收器做樣，又可以多臺(tái)吸收器同時(shí)做樣，準(zhǔn)確測(cè)量進(jìn)入成品酸罐的鹽酸密度和溫度。

32%和37%鹽酸的膜吸收系統(tǒng)下酸管線分別進(jìn)入不同的鹽酸罐，原控制使用人為手動(dòng)開關(guān)閥門實(shí)現(xiàn)罐倒換。三友氯堿通過在下酸管線上增加三通閥，實(shí)現(xiàn)酸罐倒換，并在DCS畫面中增加下酸三通閥門開關(guān)提醒，打開時(shí)閥門左側(cè)出現(xiàn)下酸去B酸罐，關(guān)閉時(shí)閥門左側(cè)出現(xiàn)下酸去A酸罐，用于提醒崗位人員，減少誤操作。

4 效果對(duì)比

現(xiàn)場(chǎng)管道與儀表安裝并調(diào)試后，進(jìn)行初步進(jìn)液試驗(yàn)，首先對(duì)比質(zhì)量流量計(jì)顯示密度值與人為手動(dòng)測(cè)密度值差值。具體情況如表1所示。

表1 質(zhì)量流量計(jì)顯示密度值與人為手動(dòng)測(cè)密度值Table 1 Density value displayed on mass flowmeter and measured manually

由表1可以看出：顯示密度值與手動(dòng)測(cè)量密度值比較，偏差范圍為1/1 000，且人為做樣存在偏差，判定其測(cè)量不影響鹽酸濃度計(jì)算，隨后安排后續(xù)試驗(yàn)。

下酸吸收器同時(shí)進(jìn)行測(cè)密度進(jìn)液操作，顯示值與密度、濃度對(duì)照表進(jìn)行比較，找出濃度數(shù)值后再與當(dāng)天分析室做樣比較(詳見表2)。

表2 DCS密度顯示值與密度、濃度對(duì)照表Table 2 Comparison among density value displayed by DCS, density and concentration

由表2可以看出：當(dāng)各鹽酸合成爐同時(shí)測(cè)量下酸密度時(shí)，顯示數(shù)值與對(duì)照表比較計(jì)算大概的鹽酸濃度，再與分析室做樣比較，鹽酸濃度與分析室做樣無(wú)較大偏差，滿足生產(chǎn)需要。因此可得出如下結(jié)論：當(dāng)膜吸收下酸管線同時(shí)進(jìn)行鹽酸密度測(cè)量時(shí)，可模擬鹽酸罐環(huán)境，依據(jù)鹽酸密度和濃度對(duì)照表估算出對(duì)應(yīng)下鹽酸濃度，可判斷為鹽酸罐濃度，減少現(xiàn)場(chǎng)操作人員操作，且數(shù)值較精確，同時(shí)避免了鹽酸揮發(fā)帶來的環(huán)保及職工健康問題。

目前，三友氯堿正在進(jìn)行試驗(yàn)，用于完善鹽酸密度和濃度對(duì)照表，即通過此裝置準(zhǔn)確做出不同溫度下不同鹽酸密度對(duì)應(yīng)的鹽酸濃度，便于職工更加準(zhǔn)確的控制產(chǎn)品質(zhì)量。

從運(yùn)行結(jié)果來看，改造裝置運(yùn)行效果很好，能滿足生產(chǎn)需要，在解決了裝置環(huán)保問題的同時(shí)滿足了生產(chǎn)需求。