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              乙炔清凈工序次氯酸鈉溶液的配制

              電石法乙炔工藝在國內已經是很成熟的生產工藝。乙炔生產工藝主要有濕法、干法和天燃氣裂解法。青海鹽湖工業股份有限公司(一下簡稱青海鹽湖)乙炔生產工藝有天然氣裂解法和濕法,濕法乙炔裝置生產能力為2.5萬t/a,用以輔助VCM的原始開車,同時彌補由于冬季天然氣限量而乙炔產量不足的問題。

              由于工業電石中含有磷化鈣、硫化鈣、氮化鈣等雜質,所以電石在水解反應的同時發生一些副反應,生成相應的雜質,如PH3、H2S、NH3、AsH3等氣體。由于PH3、H2S對氯化汞催化劑進行不可逆吸附,破壞氯化汞“活性中心”,從而導致氯化汞催化劑失效,影響氯乙烯轉化能力;另外PH3自燃點低,這會降低乙炔氣的自燃點,使乙炔氣與空氣接觸燃燒爆炸,所以要徹底清除乙炔中的雜質。青海鹽湖采用次氯酸鈉溶液作為清凈劑,除去乙炔氣中的PH3、H2S等雜質。

              1  氯酸鈉溶液的配制工藝

              次氯酸鈉溶液是由氯氣、氫氧化鈉(質量分數10—15%)、水為原料,經流量計計量后,進入文丘里反應器進行反應配制,工藝流程示意圖見圖1[1]。工業水通過孔板流量計,由氣動調節閥控制流量送入文丘里反應器內;質量分數 10%—15%的氫氧化鈉由質量分數30%的濃堿在堿液槽里稀釋制備,由堿液輸送泵通過轉子流量計送入文丘里反應器;打開氯氣鋼瓶出口閥,氯氣進入氯氣緩沖罐緩沖減壓后通過轉子流量計送入汽水分離器,經汽水分離器除水后的氯氣進入文丘里反應器。為了安全生產,在配制次氯酸鈉溶液時,先通水后通堿再通氯氣。

              在次氯酸鈉配制工藝中,青海鹽湖采用DCS自動控制系統,通過PLC系統對現場的氯氣-轉子流量計、堿液-轉子流量計、工業水-孔板流量計進行連鎖控制,嚴格控制氯氣、堿和水的配比;同時,對次氯酸鈉配制槽、次氯酸鈉高位槽液位進行監控,當各槽內的液位過高或太低時,PLC系統會發出相應報警提示。這時集控操作人員根據PLC系統發出的相應報警提示(高報警/低報警)及時通知現場操作人員?,F場操作人員可根據PLC反饋的信息及時采取相應的處理方案,預防事故發生,大大地提高了生產的安全性和可靠性。

              圖片1

               

              圖1   次氯酸鈉配制工藝流程示意圖

                  Fig1  preparation process diagram of sodium hypochlorite

               

              在文丘里反應器中配制的次氯酸鈉溶液從文丘里反應器底部進入次氯酸鈉配制槽內儲存;配制槽液位約在500mm時,進行取樣分析。若分析不合格,現場操作人員應根據分析的結果及時調整各流量計的流量;若分析合格,則由次氯酸鈉輸送泵打入次氯酸鈉高位槽,再由第2清凈塔循環泵連續抽取。次氯酸鈉溶液由塔頂噴入使用,第2清凈塔排出的次氯酸鈉經循環泵,一部分進行自身循環,一部分打入第1清凈塔頂噴入使用;第1清凈塔排出的廢次氯酸鈉經次氯酸鈉循環泵,一部分進行自身循環,一部分排至冷卻塔或發生器,進行回收利用。次氯酸鈉循環工藝流程圖見圖2.

              圖片2

              圖2次氯酸鈉循環工藝流程圖

              Fig. 2 circulation process diagram of sodium hypochlorite

              為保持塔內次氯酸鈉濃度穩定在控制點(即有效氯質量分數在0.06以上)[2],在循環泵進口(第2清凈塔進口)相應地補充少量新鮮次氯酸鈉(設流量Q3,通過閥門V3控制);第1清凈塔補充的次氯酸鈉溶液為第2清凈塔排出的次氯酸鈉溶液(設流量為Q2,借閥門V2控制);而第1清凈塔排出來的廢次氯酸鈉(流量設為Q1)通過閥門直接排入冷卻塔。要控制第2清凈塔有效氯質量分數在0.06%以上,主要是通過閥門V3開啟度來改變第2清凈塔補充量Q3,同時相應地改變閥門V2和V1開啟度,以保持各塔液面穩定。在各塔液面穩定時,應具有如下關系:

              開啟度:V1≈V2≈V3;流量:Q1≈Q2≈Q3≈配制次氯酸鈉量。                                             

              清凈塔內液位升高或過高時,會造成塔氣相進口液封,影響系統壓力;液位降低或過低時,會導致乙炔氣進入循環泵內,造成循環泵不上壓或打不上水,影響正常生產。為了生產安全、穩定地運行,青海鹽湖在這條生產線上采用DCS自動控制系統,通過PLC系統對兩塔的液位進行監控。閥門V1、V2采用自動調節閥與PLC連鎖,可根據工藝指標要求對現場各塔的液位進行調節,保證第1清凈塔和第2清凈塔液位的穩定和清凈效果。

              2   控制指標: 

              在次氯酸鈉溶液配制工藝中,要重點控制次氯酸鈉溶液的有效氯和PH值,這2項指標對乙炔清凈效果影響較大。

              (1)有效氯含量對乙炔清凈效果的影響:

              有效氯含量過高(質量分數在0.15%以上),氧化能力強,反應過于激烈,游離氯增多,極易與乙炔激烈反應生成氯乙炔,也可能生成二氯乙烯中間物。

              有效氯含量過低(質量分數在0.05%以下),乙炔清凈效果差,P、S雜質除去不完全,對后續生產產生影響。綜合考慮清凈效率和安全因素,有效氯質量分數控制在0.08%~0.12%,次氯酸鈉氧化能力強,P、S等雜質去除完全。

              (2)PH值對乙炔清凈效果的影響:

              堿性越大,次氯酸鈉穩定性越強,但氧化能力越低,清凈效果越差;酸性越大,次氯酸鈉氧化能力強,反應越激烈,但對安全威脅大。次氯酸鈉溶液PH值對清凈效果的影響見表1.

              根據表1結果,次氯酸鈉pH值控制在7~8較好。

              (3)次氯酸鈉配制工藝控制指標見表2

              表1  次氯酸鈉溶液PH值對乙炔清凈效果的影響

              Table 1 Effect of sodium hypochlorite

              solution pH value on the acetylene lustration effect

              溶液的PH值

              硫化氫含量%

              磷化氫含量%

              7.18

              0.00478

              0.00280

              8.25

              0.00775

              0.00371

              9.22

              0.00841

              0.00395

              10.24

              0.01174

              0.00462

              11.18

              0.01130

              0.00560

               

               

              表2  次氯酸鈉配制工藝控制指標

              Table 2 sodium hypochlorite

              solution preparation process control index

              項目

               

              控制范圍

              NaClO有效氯

              %

              0.08-0.12

              NaClO   PH值

               

              7-8

              清凈2塔NaClO有效氯

              %

              >0.06

              清凈1塔NaClO有效氯

              %

              >0.03

              3  結論:

              在配制次氯酸鈉溶液的工藝中,青海鹽湖采用了DCS自控系統,使生產更安全、可靠。為確保清凈工序安全、穩定、有效地生產,應隨時分析次氯酸鈉有效氯含量及PH值,保證次氯酸鈉有效氯質量分數在0.08%--0.12%;PH值7--8。

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