燒堿裝置實(shí)現(xiàn)液氯零庫存的工藝改造

張曉峰，高偉超

(陜西金泰氯堿化工有限公司，陜西 榆林 718100)

以前，陜西金泰氯堿化工有限公司(以下簡稱“金泰氯堿”)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的液氯通過充裝液氯鋼瓶或者槽車外售供給耗氯企業(yè)。近年來由于國家對移動式壓力容器的管制以及下游耗液氯企業(yè)相對減少，加之地理因素，金泰氯堿外送耗氯企業(yè)運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，遠(yuǎn)距離外送存在一定的風(fēng)險，同時在惡劣天氣等因素影響下，液氯無法正常輸出，將會導(dǎo)致液氯庫存相對偏高，進(jìn)而影響公司的正常生產(chǎn)，安全風(fēng)險隨之加大[1]。

1 現(xiàn)狀分析

金泰氯堿有2條離子膜燒堿生產(chǎn)線，采用全鹵制堿工藝，裝置產(chǎn)能達(dá)22萬t/a燒堿。2條生產(chǎn)線上生產(chǎn)的氯氣、氫氣主要用于生產(chǎn)氯化氫氣體，混合后一部分送往VCM工序，其余部分用于生產(chǎn)高純鹽酸。因生產(chǎn)氯化氫時氯氣、氫氣的配比不同(通常為1∶1.051)，故會有少部分氯氣必須通過廢氣系統(tǒng)和液氯來平衡。

液氯作為劇毒危險化學(xué)品，加之下游需求量相對較少，其銷售和運(yùn)輸都存在一定的難度；因此，金泰氯堿在2017年增設(shè)了2臺水電解制氫裝置，滿負(fù)荷時氫氣產(chǎn)量800 m3/h，加上VCM工序的尾氣回收裝置所回收的氫氣約280 m3/h，在2套裝置(VCM尾氣回收、水電解制氫)正常運(yùn)行的情況下，氫氣有少量排空，同時裝置不會產(chǎn)生液氯。在水電解制氫裝置或VCM尾氣回收裝置停車檢修時，系統(tǒng)可能會出現(xiàn)氫氣不夠用，為了不降低系統(tǒng)的負(fù)荷，此時就可能會產(chǎn)生液氯。

為了響應(yīng)國家應(yīng)急管理部有關(guān)加強(qiáng)危險化學(xué)品重大危險源管控的相關(guān)要求，盡可能減少劇毒等危險化學(xué)品的儲量，同時有效降低重大危險源等級，不斷降低社會可接受風(fēng)險，金泰氯堿在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，于2019年增設(shè)了1套液氯汽化裝置，在裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)但VCM尾氣回收裝置或水電解制氫裝置異常時，將系統(tǒng)產(chǎn)生的液氯在適宜的條件下汽化為一定壓力的氯氣，并與VCM尾氣回收、水電解制氫裝置正常運(yùn)行時產(chǎn)生的富余的氫氣在合成爐內(nèi)進(jìn)行配比燃燒，進(jìn)一步生產(chǎn)氯化氫氣體，以用于VCM工序生產(chǎn)氯乙烯和高純鹽酸工序，這樣，在提升氯化氫產(chǎn)能的同時實(shí)現(xiàn)了液氯零庫存。

燒堿裝置簡要工藝流程如圖1所示。

圖1 燒堿裝置簡要工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram of caustic soda plant

2 液氯來源

(1)異常情況下，若水電解制氫裝置故障檢維修而VCM尾氣回收裝置正常運(yùn)行，為了不降低生產(chǎn)負(fù)荷，會有630 m3/h的氯氣富余，這時就要將這些富余的氯氣進(jìn)行液化處理生產(chǎn)液氯。

(2)異常情況下，若VCM尾氣回收裝置及水電解制氫裝置均故障檢修，為了不降低生產(chǎn)負(fù)荷，則會有890 m3/h氯氣用于生產(chǎn)液氯。

(3)裝置開停車、系統(tǒng)開車之初、氯氣純度較低和未進(jìn)行合成爐點(diǎn)火時，整個裝置會產(chǎn)生約20 t的液氯。

(4)系統(tǒng)升降負(fù)荷情況下，也會因?yàn)闅錃獠粔蛴枚a(chǎn)生液氯。

3 工藝流程

新增的液氯汽化裝置工藝流程為：利用71～75 ℃的熱水對系統(tǒng)產(chǎn)生的液氯進(jìn)行汽化，從汽化裝置出來的氯氣與系統(tǒng)正常時產(chǎn)生的富余的氫氣，在合成爐內(nèi)燃燒，生產(chǎn)氯化氫氣體。液氯汽化裝置由1臺熱水加熱器、2臺并聯(lián)的液氯汽化器、2臺熱水泵(1用1備)和1臺氯氣緩沖罐組成。由壓力為0.15 MPa的低壓蒸汽對熱水加熱器內(nèi)的一次水進(jìn)行加熱至71～75 ℃，然后用熱水泵打至兩臺并聯(lián)的液氯汽化器，經(jīng)過汽化后液氯被汽化為氯氣，然后進(jìn)入氯氣緩沖罐，再由氯氣緩沖罐送至一、二線尾氯分配臺，再送往鹽酸工序，用于生產(chǎn)氯化氫氣體。

液氯汽化工藝流程如圖2所示。

圖2 液氯汽化工藝流程圖Fig.2 Process flow diagram of liquid chlorine gasification

4 運(yùn)行方式

在液氯儲槽存儲一定量的液氯且水電解制氫裝置或VCM尾氣回收富余氫氣的情況下開啟液氯汽化裝置[2]。首先，緩慢打開去熱水加熱器的蒸汽閥門，然后給熱水加熱器注入一定量的一次水，待熱水加熱器內(nèi)液位及溫度上漲到規(guī)定指標(biāo)時，打開熱水泵，同時打開熱水去加熱器閥門，循環(huán)一定時間再開啟液氯泵，將液氯送至液氯汽化器進(jìn)行汽化，此時要注意緩慢調(diào)節(jié)進(jìn)汽化器閥門開度，并用液氯泵回流調(diào)節(jié)，氯氣緩慢進(jìn)入氯氣緩沖罐，待緩沖罐上漲至0.1～0.12 MPa，根據(jù)裝置需要并入一、二線尾氯分配臺。另外，汽化裝置設(shè)置了液氯排污裝置，定期排放，防止三氯化氮富集，隨時監(jiān)控，消除安全風(fēng)險。全過程采用DCS自動控制且氯氣緩沖罐溫度、壓力均有聯(lián)鎖控制，故障情況下，及時將氯氣泄壓至廢氣處理工序，安全可靠。

5 效益分析

(1)液氯作為劇毒危險化學(xué)品，在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，國家交通部門及應(yīng)急管理部門相關(guān)要求及監(jiān)管力度不斷加大，諸多下游耗液氯的企業(yè)已關(guān)閉退出或者就近購買液氯。金泰氯堿所處區(qū)域下游企業(yè)相對較少，外售難度大，且以往液氯外售基本沒有利潤，甚至虧損。增設(shè)液氯汽化裝置一方面解決了外售瓶頸，節(jié)約了成本；另一方面，通過汽化，增加的氯氣可以與富余的氫氣生產(chǎn)氯化氫氣體，相應(yīng)提高了現(xiàn)有裝置的產(chǎn)能。

(2)金泰氯堿現(xiàn)有5臺液氯儲槽，根據(jù)《危險化學(xué)品重大危險源辨識》(GB 18218—2018)，液氯工序目前被評定為一級重大危險源。通過增設(shè)液氯汽化裝置，減少液氯的儲量，即可將液氯儲槽由5臺減少為2臺(日常使用1臺，另1臺應(yīng)急)，從而將液氯工序重大危險源降為二級，有效降低了生產(chǎn)安全風(fēng)險，對日常安全生產(chǎn)工作起到一定的促進(jìn)作用。

6 結(jié)語

本文所介紹的液氯零庫存——液氯汽化工藝，合理利用液氯汽化裝置及時有效的將液氯儲槽中的液氯汽化為氯氣，并利用裝置富余的氫氣在二合一石墨合成爐內(nèi)燃燒生產(chǎn)氯化氫，一方面可將氯化氫送至VCM工序生產(chǎn)氯乙烯，也可以用于生產(chǎn)高純鹽酸，在實(shí)現(xiàn)了液氯零庫存的同時有效地挖潛產(chǎn)能，提高了經(jīng)濟(jì)效益；另一方面，降低金泰氯堿重大危險源等級，實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全，有效消除了因液氯庫存高所帶來的不安全風(fēng)險，具有一定的推廣使用價值。