氯酸钠副产氢气回收利用工艺探讨

赵海军，延凤英，高　娃，王永刚（内蒙古兰太实业股份有限公司，内蒙古阿拉善盟750336）



氯酸钠副产氢气回收利用工艺探讨

赵海军，延凤英，高娃，王永刚
（内蒙古兰太实业股份有限公司，内蒙古阿拉善盟750336）

摘要：叙述了电解氯化钠水溶液生产氯酸钠，副产品氢气回收利用工艺改造过程，提出了处理工艺，指出该工艺存在的问题，提高了氢气生产安全性。

关键词：氯酸钠；氢气；探讨

1　背景

内蒙古兰太实业股份有限公司制钠分公司氯酸钠厂有A、B 2条生产线，总生产能力10万t/a，副产氢气7 200万Nm3/a，氢气一直高空排放没有利用。2009年，中盐吉兰泰盐化集团有限公司委托某公司设计院编制了可行性研究报告及施工图设计。项目建成后，经有关单位评价，发现工艺流程中没有配套除氧系统，如果运行此工艺系统存在较大的安全隐患，不满足开车条件。2013年另选设计院对原有氢气净化处理工艺进行改造，4月改造完成，而运行到11月，因系统中氯含量较高，对后续碳钢设备、管道腐蚀严重，部分设备、管道损坏，无法安全生产而停车。

2014年，兰太公司收到用氢单位的意向函后，考虑到氢气是重要的化工清洁能源，同时也是重要的化工原料，将氯酸钠厂氢气回收利用，可切实降低氯酸钠产品生产成本，增加氯酸钠产业综合效益，对改善公司经营效益具有很大的作用。因此，公司决定对闲置2年之久的氢气站进行技术改造。项目从2015年2月开始设计，7月开始现场施工，11月18日全部建设完工，11月20日投料试车一次性成功。

2　前期工艺的缺陷和不足

（1）2013年设计的氢气回收工艺简单，没有充分考虑现有工艺条件，对原料气了解不足，回收工艺不成熟，无脱氧工艺，运行安全风险大，具体流程框图见图1。

（2）2013年改造后，依旧对原料气认识不足，增加了脱氧工艺，但没有考虑到氯气的极大危害，致使2台氢气冷凝器损坏、大部分仪表损坏，具体流程框图见图2。

3　工艺改进方案

2015年技改，充分考虑了前面2次设计的缺陷及不足，从氯酸钠厂的运行操作、原料气的成分含量及运行安全性等各方面，进行了深入的研究探讨，提出了总体的技改方案。首先是增加了碱洗除氯系统，增加活性炭除水器，保护钯触媒，对操作控制系统中不满足使用要求的设备、阀门、仪表进行了更换，为了确保安全，增加了双重安全联锁，最大可能杜绝发生负压状态，氧气进入系统的可能性，技改后具体流程框图见图3。

图1　氢气回收工艺流程框图图2　2013年改造后氢气回收工艺流程框图

图1　氢气回收工艺流程框图图2　2013年改造后氢气回收工艺流程框图

图3　2015年改造后工艺流程框图

4　改进后工艺特点

氯酸钠副产氢气经过净化处理后回收利用，国内许多厂家如福州一化、江西兰太化工等主工艺路线基本相同，通过近3个月的运行，认为改造后有以下几个工艺特点。

（1）除氯碱洗塔改变了以前单位串联使用多塔的工艺设计，采用了一塔两级的设计，气体进入碱洗塔后，在下段先由浓度较低的碱液吸收，吸收后氯含量较小的气体进入上段，再由浓碱吸收，碱浓度加大增加了吸收的浓度梯度，吸收效果好，两级设计极大降低了投资，解决了改造项目用地缺乏的问题，保证了安全防火距离。

（2）碱洗塔及内件、填料全部采用钛材设计，对系统中存在的二氧化碳，经过氢氧化钠吸收后，生成碳酸钠，达到一定浓度后排出，返回到氯酸钠制卤系统，降低了氯酸钠制卤系统除钙碳酸钠的用量，做到了循环利用。

（3）经过脱氧、冷凝的氢气，分出一支回到脱氧器前，一方面降低了进脱氧器前的氧含量；另一方面，降低了脱氧器的操作温度，如此设计整体提高了工艺运行的安全性。

（4）氯酸钠A、B 2条生产线在氢气站氢压机前分开设置，解决了以前因氢气站出现问题，而导致氯酸钠两条线均停车的问题，为稳定生产奠定了基础。

（5）氢气站氢压机、氯酸钠A、B线进碱洗塔氢气开关阀与碱洗塔的进气压力、水洗塔的出气压力和氢气站A、B线总管压力低限值进行安全联锁控制，以上任何一项压力值低于联锁值时快速关闭氯酸钠A、B线进碱洗塔氢气开关阀，在压力继续低于停车值时2 s内停氢压机。通过改造避免了任一环节中氢气压力的波动而造成系统抽负压，保证了氢气站整个系统的安全稳定运行。

原PLC控制系统改为DCS控制系统并且应用了AMS智能设备管理系统，不用进入氢气站现场对仪表设备进行维护校验，能够大大简化了智能设备的调试和维护工作，有效地提高工作效率，节省现场设备的调试时间，避免人为失误，提高维护安全性，使一切维修和报警都做到有据可查，提高整个系统运行的安全性。

（6）通过改造氢气纯度大于97%，氯含量小于1×10-6，超过了当初设计要求的小于3×10-6，氧含量远远小于0.2%，极大的提高了系统运行的安全性。

5　存在问题的探讨

通过氢氧化钠吸收氢气中的微量氯气，无法100%除去氯气，残留的氯在脱氧器中与氢气在高温下（≥200℃）生成氯化氢气体，随后在氢气冷凝器中冷凝下来，进入凝水接受罐。液体pH值在4左右，显弱酸性，长期下去对冷凝器、管道、凝水接受罐产生不同程度的腐蚀，因此，碱液吸收氯气后的残余氯如何去除，成为本工艺需探讨解决的问题。

6　结论

内蒙古兰太实业股份有限公司氯酸钠副产氢气回收利用项目，经过艰难的改造历程，无论从操作运行的稳定性还是产品质量等方面，可以充分说明，取得了预期的效果，解决了氢气高空排放造成浪费的问题，随着氢气的全部利用，日后将产生较大的经济效益。

Discussion on recycling technology of by-product hydrogen of sodium hypochlorite

ZHAO Hai-jun，YAN Feng-ying，GAO wa，WANG Yong-gang
（Inner Mongolia Lantai industrial Co.，Ltd.，Alashan 750336，China）

Abstract：The recycling technology of by-product hydrogen of sodium hypochlorite was introduced，the treatment technology was put forward，and improve the safety of hydrogen production.

Key words：sodium hypochlorite；hydrogen；technology highlights；problems；discussion

中图分类号：X78

文献标识码：B

文章编号：1009-1785（2016）03-0043-02

收稿日期：2016-01-21