氯气干燥工艺改造

严旭，侯凤银

(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(以下简称“唐山三友”)建成于2005年，目前烧碱产能达到53万t/a。为进一步提高装置安全系数，唐山三友在氯气干燥处理流程增加在线监测仪表及控制系统。现将有关情况介绍如下。

1 氯气干燥生产原理

来自电解工序的氯气经氯水洗涤塔降温除杂。由于温度限制，单纯采用冷却措施，氯气含水量无法达到要求，为此采用浓硫酸干燥方法进一步吸收氯气冷却后剩下的少量水分。硫酸的吸水性与浓度、温度有关，要保证干燥塔的硫酸浓度及温度，才能保证氯气的干燥效果。氯气干燥采用填料塔和泡罩塔组合，填料塔用硫酸质量分数为74%～82%，泡罩塔用硫酸质量分数为98%。

2 改造前工艺流程及运行中存在的问题

2.1 改造前工艺流程

湿氯气在填料干燥塔和泡罩干燥塔内与硫酸接触，水分被硫酸吸收，干燥后的氯气经酸雾捕集器去除带入的酸雾和不洁物后，进入氯压机压缩加压，送入氯气分配台，分别送至液氯和合成工序；浓硫酸在泡罩干燥塔内通过五层塔板最终到达塔底，当塔内液位到达溢流口时，通过溢流管道进入填料干燥塔；填料干燥塔内液位通过液位传感器进行检测，液位到达一定值后，通过稀硫酸循环泵进行增压，最终排至下游工序。

2.2 改造前运行存在的问题

氯气处理装置经过实际生产运行，目前总结发现有2个不足之处。

(1)高位槽下酸是通过人工手动控制下酸阀下酸，下酸量只能根据人工取样分析结果进行手动调节，硫酸加入量经常超过理论数值，自动化水平偏低,同时造成了一定量硫酸的浪费。

(2)外排稀硫酸浓度只能靠人工分析，反应滞后，且取样时存在安全环保风险。

为保证正常生产控制要求，硫酸取样频率较高。根据硫酸的物化特性，存在一定的安全隐患。另外，稀硫酸外排也是间歇性外排。

3 改造方案及效果

3.1 改造方案

针对氯气处理系统自动化程度较低、硫酸加入及调节均为人工控制、自动化程度低的问题，为提高生产安全性和在线监测水平，采用自动化升级来提高硫酸干燥氯气的过程控制，防止硫酸外泄发生安全事故，促进烧碱装置安全稳定运行。具体方案如下。

①在泡罩塔加酸管线增加流量计，与分析硫酸浓度和负荷变化进行比例系数组态关联，通过调节阀实现硫酸干燥流程的自控运行，改变下酸方式，降低硫酸消耗。

②改造氯氢硫酸干燥系统排酸流程，增加质量流量计准确计量外排物料和测量密度，取消过程分析，避免硫酸取样外排带来的环保风险；同时改变液位控制方式，排酸切断阀门更改为单座式调节阀。

1—浓硫酸高位槽；2—高位槽下酸控制阀；3—下酸流量计；4—泡罩干燥塔；5—填料干燥塔；6—液位传感器；7—稀硫酸循环泵；8—稀硫酸冷却器；9—排酸调节阀；10—硫酸密度计。图1 改造后工艺流程Fig.1 Improved process flow

3.2 配套增加在线监测及自动化设置

3.2.1 排酸自动调节

填料塔远传液位计LT-5305与排酸调节阀LV-5305组成控制回路实现自动排酸。

排酸流程如图2所示。

图2 排酸流程Fig.2 Process flow of acid discharge

3.2.2 下酸自动调节及串级设置

下酸流量计FT-5312与下酸调节阀FV-5302组成控制回路，并与质量流量计显示DT-5306串级控制，实现自动加酸。电解槽升降电流负荷调整时，DCS人员及时调整K值系数，保证排酸浓度。

下酸流程如图3所示。

图3 下酸流程Fig.3 Process flow of acid drainage

3.3 改造后效果

投用前后生产数据对比情况如表1、2所示。

表1 改进前生产数据Table 1 Production data before and after transformation

表2 改进后生产数据Table 2 Production data after transformation

由表1、2可知：通过在线监测仪表与下酸控制回路的串级控制设定能够实时控制最优的稀硫酸浓度，降低硫酸消耗，稳定氯气含水指标。此次改进实际投用后电解槽升降电流负荷调整时，主控人员及时调整K值系数，保证排酸浓度。装置投用后大幅度降低硫酸的取样频率，提升安全环保效果。根据在线仪表显示数据与分析数据对比效果，取消P-505人工取样分析，P-502人工取样分析由每天1次改为每周1次。

4 结语

本次改进是基于DCS的氯气干燥过程中稀硫酸浓度在线控制装置，通过一定的逻辑关系，将在线密度与流量组成控制回路，精细化控制的同时，减少浓硫酸消耗，降低人工做样频率，实现节能降耗，有效降低安全环保风险。改造后的装置运行效果很好。随着科学技术日新月异，应用前沿的科学技术手段，解决化工生产的实际问题将是不可阻挡的趋势。