烧碱装置扩建优化改造

张红霞

（唐山三友氯碱有限责任公司，河北 唐山 063305）

唐山三友氯碱有限责任公司原有30万t/a烧碱产能，2011年启动了10万t/a烧碱装置扩建项目，并于2012年3月19日投产，一年多来，装置运行平稳。此套装置在设计中吸取此前装置的经验教训，为提高装置的自动化水平，对扩建烧碱装置设计进行了优化。

1 扩建装置系统简介

一次盐水系统依托原HVM膜过滤系统增加部分膜组件实现产能增加；二次盐水工序采用螯合树脂塔三塔工艺流程；电解工序采用旭化成零极距自然循环电解槽，单台176组单元槽，安装槽间隔离器C-DCDS以及极化整流器，保护电解槽免受反向电流冲击；氯气处理采用洗涤、冷却、浓硫酸干燥、透平机压缩。其中，浓硫酸干燥采用组合塔工艺；氢气处理采用洗涤、冷却、液化式氢气压缩机压缩；氯化氢合成采用二合一式副产蒸汽合成炉，单台生产能力达到150 t/a。

2 主要优化工艺内容

2.1 碱罐及碱泵系统优化

成品碱罐3D-330与废碱罐3D-290相邻，但3D-290、3P-294长期处于闲置状态。为充分利用设备，采取了以下措施。

（1）将3P-294与3P-334的进出口连接，使之互为备用泵。

（2）增加管线到废氯气吸收碱液循环罐，充分将电解槽检修时排放的碱液及洗槽水回收利用。

（3）增加管线到蒸发固碱，可根据需要浓缩回收废碱。

（4）将3D-290与3D-330联通，可按需要将烧碱部分补充至3D-290，调整碱液浓度。联通情况见图1。

图1 联通情况示意图

2.2 废氯气处理塔系统优化

该公司原有1套废氯气处理系统，存在的主要问题是自动化程度不够，事故状态下需要手工操作，主要在以下方面进行了改进。

（1）该吸收装置原为一级废氯气吸收塔3T-510、二级废氯气吸收塔3T-520二级串联设计，为了实现单塔检修时不影响生产，增加了部分管道阀门，可以实现二塔串联、并联切换，见图2。

图2 二塔串联情况示意图

（2）3V-510A/B一级碱液循环罐、3V-520A/B二级碱液循环罐各互为备用。当次钠浓度合格时，需倒罐操作，尤其是在事故等紧急状态时，操作工去现场操作不及时也不安全，通过增加部分自动阀，实现DCS自动倒罐。

（3）由于风机在三楼，事故状态下不便于及时开启，通过在DCS上增加风机远程启动，可以确保废氯气吸收系统的安全运行。

2.3 纯水管网优化

该公司纯水管网压力为0.45～0.70 MPa，纯水进入3D-340纯水罐及3V-709纯水罐，分别供应电解工序电解槽补水及合成工序合成炉副产蒸汽。在设计中，将纯水总管与各纯水泵出口连接，增加高密封球阀及止回阀，在供水泵同时出现问题时，切换阀门，利用管网压力为电解槽及合成炉供水。在开车初期，曾发生过因合成炉供水泵P-709A/B轴承出现不同程度缺陷造成蒸汽炉停水的情况，通过及时倒换阀门，确保了生产稳定，避免了系统大幅波动。工艺流程见图3。

图3 纯水管网优化改造示意图

2.4 增加氯化氢主管稳压装置

氯化氢下游用户主要为PVC、三氯氢硅、有机硅等，任一用户的生产波动都会导致氯化氢主管压力波动，进而影响进炉氢气、氯气流量及氯化氢纯度，带来安全隐患。为此，设计增加了1套氯化氢主管稳压装置，安装1套氯化氢吸收系统，包括二级降膜吸收、一级填料吸收、引风系统、流量计及调节阀串级控制系统，吸收氯化氢范围可达500～3 000 Nm3/h。工艺流程示意图见图4。

图4 氯化氢主管稳压装置示意图

2.5 实现自动配碱

废氯气吸收塔需定期配置14%～16%碱液用于事故氯气吸收，利用生产水系统管网压力与外供烧碱管网压力，安装调节阀及流量计，将3FCV-5330和3FCV-5331设定串级即可实现自动配碱。工艺流程示意图见图5。

图5 自动配碱工艺流程示意图

2.6 回收利用冷凝酸

冷凝酸由于质量不稳定，含杂质多，只能作为废酸出售。通过增加1条管线送往电解脱氯工序，代替高纯盐酸用于脱氯塔脱氯，另增加管线送往盐水用于凯膜酸洗，每年可节约高纯盐酸约一千五百吨。

3 结语

上述设计优化投入不大，但提高了自动化水平，降低了劳动强度，带来了一定的经济效益。在项目设计之初，需要进行周密的设计审查，在施工过程中，将措施落实到位，有利于后续的生产稳定、减少非必要的检修任务，降低生产劳动强度。