氯碱化工氯气废气处理系统安全环保研究

山东省菏泽市东明县东明石化万海氯碱有限公司 郑志刚

氯碱化工作为我国基础化工工作的重要内容，系统工作的原理是在塔内碱液不足的情况下用电解食盐水的方法制造烧碱、氢气、氯气等。然而，氯气本身具备一定的毒性，因此在实际生产过程中若氯气尾气发生泄漏，便很容易造成环境污染问题，我们经常见到的就是工作技术人员中毒事件的发生，为此需要通过改造氯碱化工氯气废气处理系统来实现该化工流程的安全环保改造。

一、氯碱化工行业

在化学工业中，氯碱化工是最基础的一种技术，该技术手段被广泛应用于众多领域的生产中，包括冶金冶铁工业、化学产品生产工业、纺织纺纱工业和与之相关的公共事业领域等，它是当前我国一项重要的基础性化学工业之一。现阶段在我国其生产过程多采用隔膜阀及离子膜交换法生产工艺来实现生产。其中生产出来的氯气和氢气及酸或者烧碱中，氯气属于高度介质，比如，生产氯气尾气和事故氯气如果在生产过程中不慎排放至大气中，往往很容易导致人员中毒，或者会引发一些环境污染等安全环保事故，所以，在大部分情况下氯碱化工过程中的氯气废气的处理系统均被作为化工企业的氯气生产安全保障，也是化工企业在生产过程中需特别重视的问题。

二、氯碱化工废气处理系统的原理

氯气废气处理系统指的是利用专业废气处理管线将氯气与废气传输到吸收塔中，使之可以彻底接触流经循环泵的逆流循环碱液，并在此途中吸收氯气，然后把没有被吸收的氯气引进尾气塔，紧接着与配制好的18%浓度的碱液进行化学反应，将氯气清除，最后在保证满足规定标准要求的前提下，将废气排放至大气中。通常情况下，一旦留存在废气中的氯与碱液之间发生了化学反应，往往会在碱液持续循环碱含量不超过2%的情形下，将其输送到次氯酸钠高位槽完成自流装车。因而生产途中需要严控碱含量比例，保证其必须满足国家对次氯酸钠提出的相关标准，防止由于氯气处理不到位而造成氯气外泄，防止大气污染，避免危及周遭环境[1]。

三、氯碱化工废气处理系统存在的问题

（一）吸收塔存在的问题

吸收塔作为氯碱废气处理的重要装置，通常它都会中和内部碱液来吸收掉废气当中的氯气，但是当前大部分化工企业使用的氯气废气处理装置中的吸收塔在工作时均采用的是单塔循环式吸收法。一般来说，几乎所有的化工企业排放出来的氯气废气量稳定性都不好，这就很容易造成吸收塔内氯气超限的问题，以使得氯化钠被析出且又会在其内部不断积累。遇到这种情况时，板式换热器就很容易发生堵塞。

（二）次氯酸钠生产导致的问题

通常碳钢管道会把氯气废气排放系统和液氯包装抽空尾气系统很好地连接起来，但实际化工生产时，很容易将管道内生成的铁锈及硫酸盐等吸进吸收塔，并在塔内生成沉淀物，生成物多为氢氧化铁，这时次氯酸钠呈红色，即不能达到标准要求。此外，如果配置碱液时用生产水与碱液直接配制，经常性会因为生产水硬度太大而加速生成沉淀物，这种情况下，板式换热器中的污垢就容易堵塞换热器本身。此两种生产方式的应用除了可以对次氯化钠生产的工艺流程进行优化以外，又可以提高系统的安全性和环保性，实现经济收益的最大化[2]。

四、氯碱化工废气处理系统安全环保化的改造方案

（一）吸收塔的改造方案

可先把尾气塔内一小部分接入吸收塔，后再设置与之对应的气动阀门，紧接着再使用DCS系统实时完成控制，确保在一些特殊情况下，比如遇到碱液不足等问题时就可以让外部人员将此阀门打开。另外，为使氯气废气处理流程的安全性得到保证，或者由传统的碱含量的≤2%提高至＞6%。或在吸收塔上装设次氯酸钠高位槽，借此生成次氯酸钠，并使其自流进入装置二级吸收塔入口位置，二次吸收装置内的氯气，并且控制出塔ORP，从而保证次氯酸钠的成品质量。

还必须保证废气处理系统布局的科学性和合理性，并且要在当前废气处理系统特性基础上合理规划整个废气处理系统的结构布局，另外为了保证达到成本的最优配置，且实现其系统布局结构的高性价比和高实用性，采取最佳方案。另需计算通风系统中的风压和风量。第一步在选用相应的技术时应结合整体换气需求、通风系统的直线管路、主干管路风速、顶部排风设计风量等。第二步，计算风压时应该虑及排风系统和吸收塔及万向排风罩等部分的压降。

（二）次氯酸钠生产的改良方案

为有效避免次氯酸钠生产途中引发质量问题，同时实现其产品品质的优化，另可装置沉积槽，并且借助沉积槽的自然重力作用将钢管道中的铁锈沉淀下来。也可以将适量液体灌进沉积槽，避免因为产生金属杂质而对次氯酸钠成品的质量造成影响。此外也可以用纯水管道替代配制碱液的生产水管道。采取这种手段能缓解氯气废气系统堵塞的问题。所以，选择最优质的次氯酸钠生产工艺，能为氯气废气处理系统在后续的化工生产安全环保工作中奠定一定的技术支撑，同时提高工作效率，提高生产质量，并且从中获取到相应的经济效益[3]。

五、氯碱化工氯气废气处理系统安全环保相关措施

（一）严格控制废弃排放浓度

按要求严格控制废氯气允许的排放浓度及排放高度，确保其能够达到既定的排放标准。

（二）优化氯气废气处理系统

现阶段大部分废氯气处理系统都采用的是碱液吸收的方式，借此来完成对达标后经尾气风机排放至大气的工艺流程。通常情况下，碱液吸收工艺都使用的是两塔吸收工艺，当然在目前的生产过程中依然存在许多问题，包括像循环板式冷却器容易发生堵塞等问题，对于设计者而言，必须及时搜集并深入了解现阶段工艺应用过程中留存的许多问题，并且具体找到问题出现的原因，根据企业本身的实况解决相关问题，在优化系统生产的过程中提高产品的成品品质，保证装置设备的安全及环保性能。

（三）对氯气废气处置系统进行技术改进和项目优化

强化废气氯气处理系统的优化处理，除了要求必须要提高处理氯气的能力以外，还需要借助生产处理装置转化产生的废气成为价值性较高的产品，以实现生产和环保效益的双提升。现阶段改进氯气废气处理系统的主要方式是于氯气废气处理吸收塔的部位增设废气次氯酸钠高位槽，后经循环二次和氯气发生反应并生成次氯酸钠成品，后复处理废气后再循环利用，投入相关领域的应用中去；除此之外，也可以通过对工艺参数的调整和管道的改造，以及合理运用尾气塔循环液分支处理技术来完成对整体生产工艺流程的优化处理，防止造成大幅度的污染，或引发安全环保事故。以后再对氯气废气装置经反复性技术改造之后，全面提升氯气废气处理装置的安全性和环保性，提高化工行业的经济利润。

（四）合理的废气处理系统布局

为达到废气处理系统的安全环保目标，必须保证布局设计思路的合理性。当前的废气处理系统在布局时主要遵从一个全局性观念，即必须要综合虑及废弃物排放的性质特点并在此基础上合理做出结构规划，另外还必须综合考虑到整体布局的性价比及实用性，实现花最少的钱达到最优的效率。当然也需要进行相关的计算，以及合理布居风量与风压的计算结果。首先，计算风量时必须综合考虑到干管路内的风速、整体排风换气数、通风系统支管路内风速、顶部排风设计风量等考虑进去。其次，计算风压时又要综合考虑到万向排风罩的压降、吸收塔的压降及排风系统的压降等综合考虑进去。

（五）完善废弃处理系统管理体制

必须要实现氯碱化工废气处理系统的高效管理，同时还必须制定较之完善的废气处理系统及其对应的管理制度，此外也需要开设相应的废气处理系统培训机构，保证有关技术操作人员能够根据按要求完成操作，有效降低不安全事故发生的概率。另外，在全体员工当中需展开全方位的知识宣传活动，全面提升化工企业内部员工处理安全事故的能力。

（六）强化废气处理系统的设备管理，重视质量与安全

实际化工生产工作中，我们必须清醒地认识到，氯碱化工企业的生产需要特别强调对废气处理系统的管理和检查工作。需全面考察废气处理系统的各个部位及工作环节，如遇问题设备必须及时检修或进行更换，杜绝出现检修拖拉的现象，否则安全事故发生的概率会急速上升，无法保证废气处理系统的正常运行[4]。

结束语

综上所述，结合当前我国环境污染问题的严重程度，以及我国氯碱化工氯气废气处理工作开展的现状来看，强化企业氯气废气处理系统的安全环保改造已成为一种必然趋势，不仅要净化处理废气，还必须严格控制好废气物的排放浓度，以及实现对氯气废气处理系统的优化配置，从而达到科学合理的废气处理系统布局，不断健全并完善相应的废气处理系统体制，借这些举措的实践力度来进一步实现我国氯碱化工废气处理工作的安全环保方案的改造，然而，仅纸上谈兵显然没有用，还必须将理论与实践相统一起来，将其付诸于实际行动，致使这些措施能真正发挥出其实质性作用，不断优化氯碱化工企业废气处理系统的配置，提升废气处理工作的效率，优化次氯酸钠成品质量。