氯氣干燥工藝改造

嚴(yán)旭，侯鳳銀

(唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305)

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司(以下簡稱“唐山三友”)建成于2005年，目前燒堿產(chǎn)能達(dá)到53萬t/a。為進(jìn)一步提高裝置安全系數(shù)，唐山三友在氯氣干燥處理流程增加在線監(jiān)測儀表及控制系統(tǒng)?，F(xiàn)將有關(guān)情況介紹如下。

1 氯氣干燥生產(chǎn)原理

來自電解工序的氯氣經(jīng)氯水洗滌塔降溫除雜。由于溫度限制，單純采用冷卻措施，氯氣含水量無法達(dá)到要求，為此采用濃硫酸干燥方法進(jìn)一步吸收氯氣冷卻后剩下的少量水分。硫酸的吸水性與濃度、溫度有關(guān)，要保證干燥塔的硫酸濃度及溫度，才能保證氯氣的干燥效果。氯氣干燥采用填料塔和泡罩塔組合，填料塔用硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74%～82%，泡罩塔用硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%。

2 改造前工藝流程及運行中存在的問題

2.1 改造前工藝流程

濕氯氣在填料干燥塔和泡罩干燥塔內(nèi)與硫酸接觸，水分被硫酸吸收，干燥后的氯氣經(jīng)酸霧捕集器去除帶入的酸霧和不潔物后，進(jìn)入氯壓機壓縮加壓，送入氯氣分配臺，分別送至液氯和合成工序；濃硫酸在泡罩干燥塔內(nèi)通過五層塔板最終到達(dá)塔底，當(dāng)塔內(nèi)液位到達(dá)溢流口時，通過溢流管道進(jìn)入填料干燥塔；填料干燥塔內(nèi)液位通過液位傳感器進(jìn)行檢測，液位到達(dá)一定值后，通過稀硫酸循環(huán)泵進(jìn)行增壓，最終排至下游工序。

2.2 改造前運行存在的問題

氯氣處理裝置經(jīng)過實際生產(chǎn)運行，目前總結(jié)發(fā)現(xiàn)有2個不足之處。

(1)高位槽下酸是通過人工手動控制下酸閥下酸，下酸量只能根據(jù)人工取樣分析結(jié)果進(jìn)行手動調(diào)節(jié)，硫酸加入量經(jīng)常超過理論數(shù)值，自動化水平偏低,同時造成了一定量硫酸的浪費。

(2)外排稀硫酸濃度只能靠人工分析，反應(yīng)滯后，且取樣時存在安全環(huán)保風(fēng)險。

為保證正常生產(chǎn)控制要求，硫酸取樣頻率較高。根據(jù)硫酸的物化特性，存在一定的安全隱患。另外，稀硫酸外排也是間歇性外排。

3 改造方案及效果

3.1 改造方案

針對氯氣處理系統(tǒng)自動化程度較低、硫酸加入及調(diào)節(jié)均為人工控制、自動化程度低的問題，為提高生產(chǎn)安全性和在線監(jiān)測水平，采用自動化升級來提高硫酸干燥氯氣的過程控制，防止硫酸外泄發(fā)生安全事故，促進(jìn)燒堿裝置安全穩(wěn)定運行。具體方案如下。

①在泡罩塔加酸管線增加流量計，與分析硫酸濃度和負(fù)荷變化進(jìn)行比例系數(shù)組態(tài)關(guān)聯(lián)，通過調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)硫酸干燥流程的自控運行，改變下酸方式，降低硫酸消耗。

②改造氯氫硫酸干燥系統(tǒng)排酸流程，增加質(zhì)量流量計準(zhǔn)確計量外排物料和測量密度，取消過程分析，避免硫酸取樣外排帶來的環(huán)保風(fēng)險；同時改變液位控制方式，排酸切斷閥門更改為單座式調(diào)節(jié)閥。

1—濃硫酸高位槽；2—高位槽下酸控制閥；3—下酸流量計；4—泡罩干燥塔；5—填料干燥塔；6—液位傳感器；7—稀硫酸循環(huán)泵；8—稀硫酸冷卻器；9—排酸調(diào)節(jié)閥；10—硫酸密度計。圖1 改造后工藝流程Fig.1 Improved process flow

3.2 配套增加在線監(jiān)測及自動化設(shè)置

3.2.1 排酸自動調(diào)節(jié)

填料塔遠(yuǎn)傳液位計LT-5305與排酸調(diào)節(jié)閥LV-5305組成控制回路實現(xiàn)自動排酸。

排酸流程如圖2所示。

圖2 排酸流程Fig.2 Process flow of acid discharge

3.2.2 下酸自動調(diào)節(jié)及串級設(shè)置

下酸流量計FT-5312與下酸調(diào)節(jié)閥FV-5302組成控制回路，并與質(zhì)量流量計顯示DT-5306串級控制，實現(xiàn)自動加酸。電解槽升降電流負(fù)荷調(diào)整時，DCS人員及時調(diào)整K值系數(shù)，保證排酸濃度。

下酸流程如圖3所示。

圖3 下酸流程Fig.3 Process flow of acid drainage

3.3 改造后效果

投用前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比情況如表1、2所示。

表1 改進(jìn)前生產(chǎn)數(shù)據(jù)Table 1 Production data before and after transformation

表2 改進(jìn)后生產(chǎn)數(shù)據(jù)Table 2 Production data after transformation

由表1、2可知：通過在線監(jiān)測儀表與下酸控制回路的串級控制設(shè)定能夠?qū)崟r控制最優(yōu)的稀硫酸濃度，降低硫酸消耗，穩(wěn)定氯氣含水指標(biāo)。此次改進(jìn)實際投用后電解槽升降電流負(fù)荷調(diào)整時，主控人員及時調(diào)整K值系數(shù)，保證排酸濃度。裝置投用后大幅度降低硫酸的取樣頻率，提升安全環(huán)保效果。根據(jù)在線儀表顯示數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)對比效果，取消P-505人工取樣分析，P-502人工取樣分析由每天1次改為每周1次。

4 結(jié)語

本次改進(jìn)是基于DCS的氯氣干燥過程中稀硫酸濃度在線控制裝置，通過一定的邏輯關(guān)系，將在線密度與流量組成控制回路，精細(xì)化控制的同時，減少濃硫酸消耗，降低人工做樣頻率，實現(xiàn)節(jié)能降耗，有效降低安全環(huán)保風(fēng)險。改造后的裝置運行效果很好。隨著科學(xué)技術(shù)日新月異，應(yīng)用前沿的科學(xué)技術(shù)手段，解決化工生產(chǎn)的實際問題將是不可阻擋的趨勢。