次氯酸钠生产工艺的优化

李宽

(中国平煤神马集团开封东大化工有限公司，河南 开封 475003)

1 新建次氯酸钠生产装置的必要性

中国平煤神马集团开封东大化工有限公司(以下简称“开封东大”)现有生产装置中，液化后的尾氯主要靠间歇法氯乙酸消化吸收。间歇法氯乙酸装置产能较低，后经过多次优化改进，产能大幅提高，但仍然不能保证全部消化尾氯；并且随着间歇法装置的设备、管道老化，由于设备、管道维修而被迫停车的情况时有发生；再加上近期氯乙酸市场价格不稳定，给液氯尾气的及时消耗带来了巨大的压力，需要频繁升降电流，严重影响了电解系统的生产稳定性和烧碱的产量。现有的废氯吸收装置主要是处理液氯包装工段的包装尾气、全厂的工艺废气和平衡液氯储槽压力，其消化尾氯能力很小。当间歇法氯乙酸装置出现问题，系统氯气压力升高，需要废氯装置提高尾氯使用量时，又很容易出现产品质量问题。次氯酸钠生产虽然工艺简单，但化学性质不稳定，极易受通氯量、反应温度的影响。现废氯装置属人工手动操作，氯气量稍大或吸收液温度偏高时，次氯酸钠就会发生分解，导致产品有效氯低，盐含量高，外观浑浊，质量差，影响销售。

根据实际情况，开封东大经过市场调研，找到了需要高品质次氯酸钠的客户。技术人员通过研究废氯吸收装置反映的问题，利用尾氯对次氯酸钠合成条件进行试验摸索，确定了工艺控制条件，能稳定生产各项指标满足客户需要的高品质次氯酸钠。经讨论，开封东大决定利用废旧设备，对闲置厂房进行改造，新建1套4万t/a次氯酸钠生产装置。既解决了液化尾氯消化产能不足的难题，避免电解槽电流频繁升降，又满足了市场客户需求，增加了经济效益。

2 工艺优化措施

(1)增设氯气泄压自动控制装置。提高氯气压缩机、离子膜的使用寿命，确保生产装置稳定运行。

2019年上半年，开封东大分别发生两起因为氯气压力突然升高，操作人员来不及反应，阀门调节迟缓，引起氯气压缩机严重喘振，分别造成A机轴瓦和轴磨损，C机叶轮损坏的设备事故，致使整个生产系统负荷大幅下降，严重影响了公司的生产经营活动。为杜绝这种异常状况再次发生，在新建次氯酸钠装置时，设计了自动泄压装置。方案如下：在氯气压缩机后氯气分配台加装1台气动调节阀，阀门出口管并入新次氯酸钠装置的尾氯管；当氯气分配台氯气压力升高到压力上限设定值时，调节阀自动打开，原氯通过泄压阀输送到新次氯酸钠装置；氯气压力低于压力上限设定值时，调节阀自动关闭。由于新建次氯酸钠装置设计的吸收能力大，可以短时间消化大量氯气，这就给电解和氯气处理岗位的应急反应提供了宝贵的时间，具有重要的安全环保意义。氯气至次氯酸钠装置的流程如图1所示。

图1 氯气至次氯酸钠装置的流程示意图

自新建次氯酸钠装置投运以来，经历了多次供电系统的晃电和氯气压力高的异常情况，通过泄压联锁装置的保护，氯气压缩机运行稳定，电解系统也降低了升降电流的次数，提高了氯气压缩机、离子膜的使用寿命，基本解决了影响公司生产装置长周期稳定运行的安全隐患。

(2)提高工艺自动化程度，以减少人力成本，提高产品质量。

废氯处理岗位，原采用人工手动操作。次氯酸钠性质不稳定，极易受通氯量和温度的影响而瞬间发生分解。虽然工艺简单，但因不能精确控制，生产的成品产量低，质量不稳定，时常出现客户退货的情况。根据岗位员工反映的问题，新建次氯酸钠装置采用DCS进行自动控制。安装了氯气、碱液、纯水自动调节阀、液位变送器和氯气泄漏检测报警仪，实现了工艺指标的自动调节，减少了人为因素的影响，提高了生产装置系统的安全运行和产品的质量。

本装置由两个并联的一级吸收塔和一个二级吸收塔串联组成，通过调节阀控制，将32%的碱液和纯水在循环罐中配成一定浓度的吸收液，通过碱液循环泵进入钛冷却器降温后进入一级吸收塔，吸收液从塔上部喷淋下来，尾氯/原氯从塔底部进入吸收塔，在填料表面与吸收液逆流接触反应；未反应的氯气再进入二级吸收塔与碱液反应，尾气经风机抽出。吸收液循环吸收氯气，直到吸收液中的有效氯、游离碱含量达到指标要求时，关闭通氯调节阀停止吸收，将成品通过循环泵送至成品储罐。在以下几个位置新增了控制、监测系统。

①循环罐和成品罐安装变送器。为保证罐区的安全性，在循环罐和成品罐上不仅安装了现场液位计、温度计，还安装温度和压力变送器，将循环罐和成品罐的温度和液位实时传送到计算机，便于及时监控。

②尾气管线出口安装氯气泄漏检测报警仪。氯气是具有强烈刺激性气味的有毒气体，在空气中的质量浓度不得超过1 mg/m3。在尾气管线放空口按设计规范安装气体泄漏检测报警仪。当氯气通入过量，经两级填料塔仍没完全吸收时，报警仪就会及时检测到并进行报警，提醒员工及时发现处理，避免氯气泄漏发生而影响安全和环保。

③安装氯气、碱液、纯水自动调节阀。新建次氯酸钠装置的主要功能就是消化余量尾氯，平衡瞬时过高的氯气压力，避免设备损坏。安装相应物料的调节阀，大大降低了员工的操作强度，实现了精准控制。根据监测数据，可以在计算机上直接控制相应的物料调节阀，实现了少量及时向循环罐补加烧碱，杜绝了因通氯量大、温度高而导致的次氯酸钠瞬时分解的情况，提高了次氯酸钠成品质量。

(3)对闲置厂房进行改造，使用废旧设备，大幅节约装置建设费用。

整个项目共花费50万元，节约设备、材料费174万元。由于公司正处于整体搬迁的关键时刻，老厂区仅能再继续运行一年多，新建项目既要解决现实生产存在的问题，还要最大程度节约建设资金。开封东大决定把现有的一些废旧设备经过维修，重新应用到新建次氯酸钠项目中。其中用到的泵、塔、罐、换热器、风机、部分阀门等均是利旧设备。在前期准备阶段，结合利旧设备的结构特征，对盐酸提浓闲置厂房结构和部分设备基础进行了改造，优化了设备、管线布置。在项目安装阶段，还出现了很多问题：循环泵锈蚀严重，维修更换配件较多；阀门需要清洗保养；一些罐体老化严重、漏点多，需要重新补焊、加固；设备管口尺寸变化较多，需要进行改造等。为解决这些问题，项目人员集思广益，提出各种方案，择优选用。经过大家的共同努力，装置顺利建成，并投入运行。

3 应用情况

该项目自2019年10月开始试生产至今，装置操作便捷、运行稳定。该项目的投运，保证了系统氯气压力的稳定，解决了因氯气压力波动造成电解槽频繁升降电流以及氯气压缩机喘振损坏的问题，消除了重大安全隐患。尤其在新冠肺炎疫情爆发以来，开封东大坚持成本价销售次氯酸钠消毒液，保证了周边地区消毒液的供应稳定，并且还多次向疫情严重的湖北省武汉、随州等地无偿捐赠，充分体现了开封东大作为国有企业的社会责任担当。