氯化氢气体长距离输送项目总结

党增琦，熊 磊，李凌燕

（陕西北元化工集团股份有限公司，陕西 榆林 719000）

氯化氢气体长距离输送项目总结

党增琦，熊 磊，李凌燕

（陕西北元化工集团股份有限公司，陕西 榆林 719000）

介绍了氯化氢气体干燥及长输项目相关情况，该项目的氯化氢气体长输管道、氯化氢气体干燥装置以及管道配套安全保护措施，为氯碱行业氯化氢气体长距离输送提供了技术案例。

氯化氢长输管道；氯化氢干燥；安全保护措施

陕西北元化工集团股份有限公司原化工一分公司（现为化工分公司PVC二分厂，以下简称“化一”），原设计生产规模为10万t/a聚氯乙烯装置，配套8万t/a隔膜烧碱生产装置，于2004年11月建成投产。依托榆林地区丰富的煤炭和原盐资源优势，公司坚持规模化、多元化、一体化的发展模式，在10万t/a聚氯乙烯项目稳定运行的基础上，2012年建成了100万t/a聚氯乙烯循环综合利用项目（以下简称“化二”）。现有装置包括110万t/a聚氯乙烯、88万t/a烧碱装置、4×125 MW热电装置和220万t/a工业废渣再利用水泥装置。

由于化一与化二之间相距6 km左右，为了充分发挥循环产业优势，通过构建关联物料的输送设施，实现化一与化二经济效益最大化，将其项目的蒸汽、精盐水用管道输送至PVC生产装置，并将化一隔膜蒸发的淡盐水送至化二用于注井、采卤。

2015年，根据国家《产业结构调整指导目录》（2011年版本），要求隔膜烧碱生产装置必须在2015年年底前退出市场，为了响应国家淘汰落后产能的政策，公司对原隔膜烧碱生产装置实施了关停，保留原VCM转化、PVC和公用工程等生产装置，所缺少的氯化氢由化二的80万t/a离子膜烧碱装置提供，但需要解决的首要问题就是实现氯化氢气体的长距离安全输送问题。经过多方论证、技术方案讨论最终成功解决了该问题。为此，从氯化氢干燥、氯化氢气体长距离输送及安全防护措施方面对氯化氢气体长距离安全输送项目进行总结，为氯碱行业今后氯化氢气体长距离输送提供成功案例。

1 长输管道确定

1.1 管道材质选择

由于氯化氢气体本身具有强腐蚀性、强酸性，可灼伤，怕遇碱，怕见水，能与许多金属和金属的氧化物起作用，能与碱中和。因此，氯化氢气体输送管道在微正压情况下，一般会选用聚四氟乙烯、钢衬四氟、钢衬橡胶材质管道，有的企业可能还会选择增强PE管道、钢骨架PE管道，甚至碳钢材质管道等。但本项目在间距6 km左右的生产装置间进行。考虑输送过程克服管道阻力损失、管道要有较好的强度、刚度，还要减少输送管道上的泄漏点，经与设计院、金属材料研究院相关技术人员分析讨论，确定采用碳钢，但前提是需将氯化氢气体含水控制在100×10-6以内。

1.2 氯化氢长距离输送管道改造

化一10万t/a聚氯乙烯生产所需的氯化氢气体的流量与压力为：氯化氢气体输送量为8 000 kg/h，以氯化氢气体流速为10～12 m/s，VCM合成工序压力0.04～0.06 MPa（根据乙炔压力确定，由输送管道上增加的压力调节阀最终调节，初步定为0.045MPa）。经过计算，氯化氢气体输送管道的管径至少应该为DN350。与装置间现有蒸汽管线（蒸汽管道材质为20#，Ø426×7无缝管道，总长度约 6 km）相差不大，经过详细计算、论证后确定方案可行，因此对原有蒸汽输送管道进行如下改造。

（1）原蒸汽管道。材质为20#，Ø426×7无缝管道，总长度约6 km。该管道是根据原始地貌沿市政排洪渠低空架设，跨路段地下廊道安装，每50 m设1个固定支座，其余为滑动支座，同时为了满足蒸汽的膨胀量，共安装了59个波纹膨胀器和26个π型补偿器，而输送氯化氢气体不需要这么多的补偿，补偿过多反而增大了管道的阻力，补偿器同时也增加了泄漏点。

（2）改造方案。对原有管道上补偿器进行了拆除，用新管道焊接连接，增加从旧管道至新装置之间的管道约800 m。同时，对原管道壁厚进行了测量，将壁厚不符合要求的管道进行替换，对安装完工的管道按照规范进行焊缝检测、冲洗、试压等。

2 氯化氢干燥及压缩装置

2.1 氯化氢供气方案

化二80万t/a离子膜烧碱装置氯化氢生产装置共24台合成炉，满足80万t/a离子膜烧碱生产装置仅需要20台，每条线有1台合成炉作为备用，而化一PVC装置的氯化氢供应只需要2台合成炉即可满足，即由任意2条生产线中的6#合成炉供给，剩余2台合成炉作为化一PVC装置和化二80万t/a离子膜烧碱装置的备用设备。为了满足化一10万t/a聚氯乙烯生产氯化氢气体的流量要求，需对化二80万t/a离子膜烧碱装置氯化氢生产装置设4条线管道进行改造，改造示意图见图1。

2.2 氯化氢干燥工艺

为了满足化一PVC生产装置所需氯化氢气体的长输要求，且保证氯化氢气体含水在100×10-6以内，该公司计划新建1套氯化氢干燥及压缩装置。氯化氢干燥工艺冷冻盐水冷却+填料塔+泡罩塔浓硫酸工艺，具体流程如下。

自合成炉产生的湿氯化氢气体进入氯化氢干燥装置后，先经石墨换热器，在换热器中冷却到-15℃，然后再用循环水升温至10℃以上，此时氯化氢气体含水量400×10-6。接下来进入填料干燥塔和泡罩干燥塔进行干燥，干燥剂使用98%的浓硫酸，最后再经过酸雾捕集器进入氯化氢压缩机，压缩采用三级压缩，通过中间冷却器换热，根据氯化氢压缩机入口，含水量要求小于100×10-6，设计氯化氢干燥装置干燥后氯化氢含水量为100×10-6。氯化氢气体经干燥后，经由压缩机加压至0.3 MPa，输送至10万t/a聚

氯乙烯合成工序使用。

2.3 氯化氢压缩方案的选择

目前，氯化氢输送设备有2种形式：液环泵和离心式压缩机。液环泵对氯化氢中含水量要求不苛刻，但动力消耗大、输送量小、出口氯化氢压力低，适于生产规模在5万t/a PVC能力以下的氯化氢输送。透平式压缩机（离心式）具有输送量大、排气压力较高、运转平稳、工作环境较好等优点。该设备能量消耗与同气量液环泵相比节电50%，但要求氯化氢含水量小于100×10-6，适于5万t/a PVC规模以上的装置输送氯化氢。

氯化氢压缩机选用离心式压缩机。拟选用的压缩机参数如下：吸气压力0.03 MPa·G；排气压力0.45 MPa·A；介质为 HCl气体；流量 4 880 Nm3/h；电机功率200 kW。

3 安全保护措施

由于该条管线跨市政区域，周边为交通运输要道，如果发生泄漏，将会产生不可估量的安全环保事故，为确保氯化氢气体长距离输送的安全性和可靠性，该公司委托相关方进行了多方面充分的论证，进行详细的安全设施的设计。

图1 氯化氢气体干燥输送项目合成炉改造示意图

3.1 氯化氢气体压力、流量控制措施

氯化氢气体压缩机出口压力通过设置回流调节，保证气体压力和流量平稳。压缩机在设定好参数后，以稳定的流量输送氯化氢气体，通过流量计来实时监测流量变化。氯化氢气体在进入合成工序前，通过压力调节阀来调节氯化氢气体的压力，以满足氯化氢和乙炔2种气体混合的要求，乙炔气体总管上的调节阀则用于调节乙炔气体流量，以控制二者的混合比。

3.2 氯化氢气体吸收装置

该吸收处理装置主要为处理异常或检修状况下管道中残余的氯化氢气体，而化一和化二均有现成的氯化氢气体吸收装置（见图2），一旦发生泄漏或者停车检修，便可从管道两端分别吸收管道中的氯化氢气体生产盐酸，同时在管道两端设置氮气置换管线，便于紧急情况下的管道置换。

经核算，现有氯化氢气体吸收的风机风量不需要增大，使用方法如下：在管道发生泄漏时，停运压缩机，开启吸收装置，打开去吸收装置的阀门，关闭输送阀门，将管道中的氯化氢气体送至氯化氢吸收处理装置，待检测管道中氯化氢含量及系统含氢符合标准后，检修处理漏点。计划检修操作同上。

图2 氯化氢气体吸收装置简图

3.3 联锁急停安全措施

由于增加了供化一聚氯乙烯装置的氯化氢合成炉和氯化氢气体干燥、压缩输送装置，因此，相应的安全联锁也要同步增加。

3.3.1 新增联锁

（1）在化二烧碱4条线的6#氯化氢合成炉分别增加与其他合成炉联锁方案一致的联锁设置；

（2）增加氯化氢压缩机故障联锁；

（3）增加氯化氢干燥及输送装置与化一PVC装置和化二80万t/a离子膜烧碱装置前后工序关联联锁。

3.3.2 联锁动作

（1）当化二80万t/a烧碱装置离子膜电解、氯氢处理工序执行氯化氢DCS紧急停车操作及氯化氢界内（包括氯化氢干燥装置）等发生故障时，即氯化氢和氯化氢工序前发生故障时，新增装置联锁停车，同时，化一聚氯乙烯装置合成、乙炔、聚合工序联锁停车，化二80万t/a离子膜烧碱装置联锁按现有执行。

（2）当化二80万t/a离子膜烧碱装置氯化氢后序工序发生故障时，及时将合成炉生产的氯化氢气体导入吸收系统生产盐酸，同时，提高氯气液化装置的生产负荷，如果还不能平衡所生产的氯气，则降低电解的生产负荷以维持系统物料平衡。

（3）当化一聚氯乙烯装置合成后序工序发生故障时，则氯化氢压缩机停运，合成炉所产的氯化氢气体及时导入吸收系统生产盐酸，调度根据实际情况安排生产产酸、氯气或降低电解负荷。

3.4 通信保障措施

在化一聚氯乙烯装置合成工序DCS控制室与化二80万t/a离子膜烧碱装置氯化氢干燥工序DCS控制室安装了直通电话，方便操作人员之间的生产联络。

3.5 增加氯化氢输送管道防撞设施

由于氯化氢气体输送管道有一段沿排洪渠边1.5 m处敷设，与园区道路仅1个排洪渠相隔，一旦有车辆失控冲入排洪渠，势必会造成氯化氢管道破损致使气体发生泄漏。因此，在距离排洪渠防撞墙约1 m处，增加钢防撞护栏和重点部位增加防撞墙作为安全保障，并粘贴警示反光条。

3.6 增加气体泄漏报警仪

为了确保氯化氢气体长输管道出现泄漏时，操作人员能及时获取泄漏信息，以便及时有效的控制氯化氢气体扩散给周边人员及环境造成的影响，在该输送管道沿途几点敏感区域安装了气体泄漏检测报警仪并实现在线监控。

3.7 编制应急预案并实施演练

为了确保在氯化氢气体泄漏事故状态下有条不紊的处理问题，使事故控制在受控范围内，避免造成人员伤亡、财产损失和环境污染，根据可能发生的事故，编制相应的应急处置方案，并定期进行演练。

3.8 设立警示告知牌

为了提高周边过往行人的安全防范意识，特别在氯化氢输送管线上每隔10 m喷涂氯化氢标识，并每隔200 m设立警示告知牌，将氯化氢的理化性质、危害、紧急情况下的联系方式进行告知，提高了园区过往行人的安全防范意识。

4 结果与讨论

氯化氢气体长距离输送项目于2015年5月建成投运，通过近18个月的运行，该套装置从安全稳定性、经济性方面都达到了公司预期，整体运行状况良好。

（1）化二氯化氢气体采用4条生产线中的任意2台6#合成炉向化一供应氯化氢，提高了合成炉调节的灵活性和氯化氢供应的稳定性。

（2）氯化氢干燥方案采用冷冻盐水，冷却后采用填料塔、泡罩塔用浓硫酸干燥，氯化氢经压缩机压缩后利用原有蒸汽管道输送至原化一合成工序。该干燥、输送方案经济性、安全性最佳，是国内首套氯化氢长距离输送装置。

（3）为确保联动生产后氯化氢长输管道连接的系统安全稳定运行，增加了氯化氢压力、流量控制措施、氯化氢故障吸收措施、装置联锁安全措施、安装直通电话、防撞护栏、防撞墙以及气体报警仪等多项安全保护措施，并已通过了安全风险评价。

（4）通过将氯化氢气体长输给原化一，使得氯化氢的完全成本由1 026元/t降至901元/t（由化二供应的氯化氢气成本为751元/t，化一生产的氯化氢气成本为1 026元/t。考虑到氯化氢干燥输送的费用，加价20%，则化二供给化一的氯化氢气进PVC成本的价格为=901元/t，与原装置相比，每年降低生产成本约600万元。另外，根据向原化一供应氯化氢流量计算，氯化氢合成炉副产蒸汽流量约4 t/h，每年副产蒸汽约32 000 t，按75元/t计算，每年副产蒸汽所产生的利润约240万元，以此每年节约费用约840万元。

Summary of long distance transportation project of hydrogen chloride gas

DANG Zeng-qi，XIONG Lei，LI Ling-yan

（Shaanxi Beiyuan Chemical Group Co.,Ltd.,Yulin 719000，China）

This paper describes the dry hydrogen chloride gas and transportation project related situation，mainly introduced the project of hydrogen chloride gas pipeline，hydrogen chloride gas drying device and the pipeline necessary safety protection measures for chlor alkali industry，hydrogen chloride gas long distance transportation technology case.

long distance hydrogen chloride pipeline；hydrogen chloride drying；safety protection measures

TQ055.8+1

B

1009－1785(2017)11-0011-04

2017-08-14