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            乙炔清净工序次氯酸钠溶液的配制

            电石法乙炔工艺在国内已经是很成熟的生产工艺。乙炔生产工艺主要有湿法、干法和天燃气裂解法。青海盐湖工业股份有限公司(一下简称青海盐湖)乙炔生产工艺有天然气裂解法和湿法,湿法乙炔装置生产能力为2.5万t/a,用以辅助VCM的原始开车,同时弥补由于冬季天然气限量而乙炔产量不足的问题。

            由于工业电石中含有磷化钙、硫化钙、氮化钙等杂质,所以电石在水解反应的同时发生一些副反应,生成相应的杂质,如PH3、H2S、NH3、AsH3等气体。由于PH3、H2S对氯化汞催化剂进行不可逆吸附,破坏氯化汞“活性中心”,从而导致氯化汞催化剂失效,影响氯乙烯转化能力;另外PH3自燃点低,这会降低乙炔气的自燃点,使乙炔气与空气接触燃烧爆炸,所以要彻底清除乙炔中的杂质。青海盐湖采用次氯酸钠溶液作为清净剂,除去乙炔气中的PH3、H2S等杂质。

            1  氯酸钠溶液的配制工艺

            次氯酸钠溶液是由氯气、氢氧化钠(质量分数10—15%)、水为原料,经流量计计量后,进入文丘里反应器进行反应配制,工艺流程示意图见图1[1]。工业水通过孔板流量计,由气动调节阀控制流量送入文丘里反应器内;质量分数 10%—15%的氢氧化钠由质量分数30%的浓碱在碱液槽里稀释制备,由碱液输送泵通过转子流量计送入文丘里反应器;打开氯气钢瓶出口阀,氯气进入氯气缓冲罐缓冲减压后通过转子流量计送入汽水分离器,经汽水分离器除水后的氯气进入文丘里反应器。为了安全生产,在配制次氯酸钠溶液时,先通水后通碱再通氯气。

            在次氯酸钠配制工艺中,青海盐湖采用DCS自动控制系统,通过PLC系统对现场的氯气-转子流量计、碱液-转子流量计、工业水-孔板流量计进行连锁控制,严格控制氯气、碱和水的配比;同时,对次氯酸钠配制槽、次氯酸钠高位槽液位进行监控,当各槽内的液位过高或太低时,PLC系统会发出相应报警提示。这时集控操作人员根据PLC系统发出的相应报警提示(高报警/低报警)及时通知现场操作人员。现场操作人员可根据PLC反馈的信息及时采取相应的处理方案,预防事故发生,大大地提高了生产的安全性和可靠性。

            图片1

             

            图1   次氯酸钠配制工艺流程示意图

                Fig1  preparation process diagram of sodium hypochlorite

             

            在文丘里反应器中配制的次氯酸钠溶液从文丘里反应器底部进入次氯酸钠配制槽内储存;配制槽液位约在500mm时,进行取样分析。若分析不合格,现场操作人员应根据分析的结果及时调整各流量计的流量;若分析合格,则由次氯酸钠输送泵打入次氯酸钠高位槽,再由第2清净塔循环泵连续抽取。次氯酸钠溶液由塔顶喷入使用,第2清净塔排出的次氯酸钠经循环泵,一部分进行自身循环,一部分打入第1清净塔顶喷入使用;第1清净塔排出的废次氯酸钠经次氯酸钠循环泵,一部分进行自身循环,一部分排至冷却塔或发生器,进行回收利用。次氯酸钠循环工艺流程图见图2.

            图片2

            图2次氯酸钠循环工艺流程图

            Fig. 2 circulation process diagram of sodium hypochlorite

            为保持塔内次氯酸钠浓度稳定在控制点(即有效氯质量分数在0.06以上)[2],在循环泵进口(第2清净塔进口)相应地补充少量新鲜次氯酸钠(设流量Q3,通过阀门V3控制);第1清净塔补充的次氯酸钠溶液为第2清净塔排出的次氯酸钠溶液(设流量为Q2,借阀门V2控制);而第1清净塔排出来的废次氯酸钠(流量设为Q1)通过阀门直接排入冷却塔。要控制第2清净塔有效氯质量分数在0.06%以上,主要是通过阀门V3开启度来改变第2清净塔补充量Q3,同时相应地改变阀门V2和V1开启度,以保持各塔液面稳定。在各塔液面稳定时,应具有如下关系:

            开启度:V1≈V2≈V3;流量:Q1≈Q2≈Q3≈配制次氯酸钠量。                                             

            清净塔内液位升高或过高时,会造成塔气相进口液封,影响系统压力;液位降低或过低时,会导致乙炔气进入循环泵内,造成循环泵不上压或打不上水,影响正常生产。为了生产安全、稳定地运行,青海盐湖在这条生产线上采用DCS自动控制系统,通过PLC系统对两塔的液位进行监控。阀门V1、V2采用自动调节阀与PLC连锁,可根据工艺指标要求对现场各塔的液位进行调节,保证第1清净塔和第2清净塔液位的稳定和清净效果。

            2   控制指标: 

            在次氯酸钠溶液配制工艺中,要重点控制次氯酸钠溶液的有效氯和PH值,这2项指标对乙炔清净效果影响较大。

            (1)有效氯含量对乙炔清净效果的影响:

            有效氯含量过高(质量分数在0.15%以上),氧化能力强,反应过于激烈,游离氯增多,极易与乙炔激烈反应生成氯乙炔,也可能生成二氯乙烯中间物。

            有效氯含量过低(质量分数在0.05%以下),乙炔清净效果差,P、S杂质除去不完全,对后续生产产生影响。综合考虑清净效率和安全因素,有效氯质量分数控制在0.08%~0.12%,次氯酸钠氧化能力强,P、S等杂质去除完全。

            (2)PH值对乙炔清净效果的影响:

            碱性越大,次氯酸钠稳定性越强,但氧化能力越低,清净效果越差;酸性越大,次氯酸钠氧化能力强,反应越激烈,但对安全威胁大。次氯酸钠溶液PH值对清净效果的影响见表1.

            根据表1结果,次氯酸钠pH值控制在7~8较好。

            (3)次氯酸钠配制工艺控制指标见表2

            表1  次氯酸钠溶液PH值对乙炔清净效果的影响

            Table 1 Effect of sodium hypochlorite

            solution pH value on the acetylene lustration effect

            溶液的PH值

            硫化氢含量%

            磷化氢含量%

            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  次氯酸钠配制工艺控制指标

            Table 2 sodium hypochlorite

            solution preparation process control index

            项目

             

            控制范围

            NaClO有效氯

            %

            0.08-0.12

            NaClO   PH值

             

            7-8

            清净2塔NaClO有效氯

            %

            >0.06

            清净1塔NaClO有效氯

            %

            >0.03

            3  结论:

            在配制次氯酸钠溶液的工艺中,青海盐湖采用了DCS自控系统,使生产更安全、可靠。为确保清净工序安全、稳定、有效地生产,应随时分析次氯酸钠有效氯含量及PH值,保证次氯酸钠有效氯质量分数在0.08%--0.12%;PH值7--8。

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