一次盐水中钙镁离子超标的预防措施

张波

(陕西北元化工集团股份有限公司，陕西 榆林 719319)

某氯碱企业现有80万t/a烧碱生产装置，分两期建设，共A、B、C、D 4条生产线，均采用进口离子膜电解槽。2021年4月17日，由于一次盐水岗位人员在凯膜过滤器进行酸洗时，操作失误，一次盐水钙镁离子含量严重超标，导致进离子膜电解槽盐水中的钙镁也出现超标，电解槽被迫停车。通过此次事故的分析，总结出预防一次盐水钙镁超标的措施，并且提出了日后工作中遇到此类问题的应急处置方案。

1 事故过程

2021年4月17日20时26分，一期装置一次盐水现场岗位人员对8#凯膜过滤器进行酸洗操作；21时27分DCS控制室岗位人员发现盐水中间槽液位由72.98%涨至95.02%，随即联系现场操作人员进行检查；21时30分现场操作人员发现8#凯膜过滤器DN100排净阀未关闭，随即关闭排净阀。23时05分，一期二次盐水及电解DCS控制室岗位人员发现电解装置A、B线树脂塔压力开始上涨，立即安排分析盐水质量；23时25分，精盐水储罐钙镁分析结果为w(Ca2+)+w(Mg2+)为3.914×10-6。4月18日1时30分，电解A线树脂塔压差由36 kPa涨至99.7 kPa，B线树脂塔压差由36 kPa涨至119.5 kPa，生产调度立即安排电解装置A、B、C、D线降电流运行；10时10分，B线进电解槽盐水中w(Ca2+)为2.929×10-7；11时00分，安排电解B线降电流停车。

2 事故原因

2.1 直接原因

一期装置一次盐水岗位人员酸洗8#凯膜过滤器时，过滤器DN100排净阀未关闭，盐酸通过排净阀串入中间槽，致使盐酸与中间槽内的碳酸钙反应，生成的钙离子进入精盐水系统，导致精盐水钙离子超标。

2.2 间接原因

(1)一期装置一次盐水岗位人员操作失误，未及时真实汇报事故情况，导致处置不及时，事故扩大。

(2)该公司烧碱分厂关键操作风险分析不到位，未辨识出凯膜过滤器酸洗操作存在的系统风险。

3 改进及预防措施

3.1 在线监测钙镁含量

增设精盐水钙镁在线监测装置，实现钙镁含量24 h不间断监控，并设置指标高限报警。一次盐水精制工艺流程如图1所示。

图1 一次盐水精制工艺流程图Fig.1 Process flow of primary brine refining

3.2 编制操作票,并严格执行

针对此次事故，该公司烧碱分厂开展工艺系统岗位风险分析大讨论，对酸洗凯膜过滤器等关键操作进行全面分析辨识，编制操作票，并严格执行。凯膜过滤器酸洗操作项目如表1所示。

表1 凯膜过滤器酸洗操作项目Table 1 Operational items in acid washing HVM filters

3.3 编写事故处置方案，并定期演练

组织编写《树脂塔压差过高现场处置方案》和《单槽盐水钙镁超标现场处置方案》，并定期进行演练。

3.3.1 树脂塔压差过高现场处置方案

3.3.1.1 事故风险分析

(1)事故类型：树脂塔压差高造成树脂塔树脂破碎；树脂失效进而造成进槽盐水钙镁指标超标，严重时造成离子膜不可逆污染。

(2)事故发生的区域、地点或装置的名称：二次盐水及离子膜电解槽装置二次盐水岗位。

(3)事故发生的可能时间、事故的危害严重程度及其影响范围：四季均容易发生事故；发生事故时，容易造成树脂损坏、离子膜性能下降。

(4)事故前可能出现的征兆：树脂塔压差有上涨趋势(树脂塔压差持续1 h内上涨)。

(5)事故可能引发的次生事故：造成进槽盐水钙镁含量超标。

3.3.1.2 现场应急处置措施

(1)树脂破碎、过滤器堵塞等问题造成压差上涨的措施：①切出对应异常树脂塔;②拆除过滤器后,进行大流量纯水反洗树脂塔;③反洗至树脂塔上视镜处水清澈，树脂塔压差恢复后正常再生;④若树脂塔中树脂层低于162 cm，则及时填补树脂。

(2)上游工序盐水含量超标导致树脂塔树脂失效、压差上涨的措施：①立即对过滤盐水、进槽盐水进行分析(分析2次)，并反馈给上游工序;②树脂塔压差达60 kPa，切出树脂塔，按照树脂塔大流量反洗操作进行处置;③盐水杂质超标大于正常指标50%时或树脂层明显污染的树脂塔的树脂进行倍量再生。

(3)操作和检维修作业按照对应操作规程控制。树脂塔压差恢复，分析指标合格后并入生产系统。

3.3.2 树脂塔压差过高现场处置方案

3.3.2.1 事故风险分析

(1)事故类型：进槽盐水钙镁超标造成生产系统降负荷，电解槽槽电压上涨、电流效率下降；进槽盐水钙镁超标严重且装置运行时间较长，造成离子膜不可逆污染。

(2)事故发生的区域、地点或装置的名称：二次盐水及离子膜电解装置二次盐水及电解岗位。

(3)事故发生的可能时间、事故的危害严重程度及其影响范围：四季均容易发生事故；发生事故时容易造成离子膜电解槽不可逆污染。

(4)事故前可能出现的征兆：树脂塔压差有上涨趋势(树脂塔压差持续上涨1 h内上涨)。

(5)事故可能引发的次生事故：装置停产造成经济损失。

3.3.2.2 现场应急处置措施

(1)过滤盐水和进槽盐水钙镁含量超标的措施：过滤盐水钙镁含量超标，若进槽盐水w(Ca2+)+w(Mg2+)>2×10-8，则系统降电流至8.0 kA运行,跟踪分析，并反馈给上游工序;若进槽盐水w(Ca2+)+w(Mg2+)>3×10-8，则系统降电流至3.8 kA运行;若进槽盐水w(Ca2+)+w(Mg2+)>5×10-8，则系统3.8 kA运行4 h降电流停车。

(2)过滤盐水指标正常、进槽盐水钙镁含量超标的措施：①进槽盐水w(Ca2+)+w(Mg2+)>2×10-8，系统降电流至8.0 kA运行，跟踪分析;②进槽盐水3×10-85×10-8，系统3.8 kA运行4 h降电流停车。

(3)过滤盐水钙镁含量超标、进槽盐水钙镁含量正常的措施：①跟踪分析运行指标，并反馈给上游工序;②根据树脂塔情况按照树脂塔压差上涨处置措施实施。

(4)操作和检维修作业按照对应操作规程控制。树脂塔压差恢复后，分析钙镁离子，合格后，并入生产系统。

4 结语

离子膜电解槽是整个烧碱装置的核心设备，要让该设备发挥最佳性能，提供给该设备的物料务必满足要求。笔者组织离子膜生产装置相关专家、操作人员经过数次调研讨论，最终形成了以工程、技术等多模块构建的预防措施及应急处置方案，以保障离子膜电解槽的高效运行。