賈艷梅

摘 要：我國(guó)氯堿工業(yè)發(fā)展迅速，但在技術(shù)裝備方面與國(guó)外先進(jìn)水平相比尚有較大的差距。目前氯堿工業(yè)生產(chǎn)中廢氯回收利用仍處于落后狀態(tài)，為了改善環(huán)境、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，從氯堿工業(yè)技術(shù)進(jìn)步出發(fā)，介紹了離子膜法制堿生產(chǎn)中廢氯氣的處理原理及工藝，指出了工藝操作的注意要點(diǎn)，為氯堿企業(yè)廢氯氣的治理尋求合理的途徑。

關(guān)鍵詞：離子膜；廢氯氣；燒堿；處理

1 概述

離子膜法電解制燒堿技術(shù)是目前世界上最先進(jìn)的電解制燒堿技術(shù)，與隔膜法和水銀法相比，徹底解決了汞害和石棉的污染問(wèn)題。但是在離子膜電解槽開(kāi)停車時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定量的低純度的廢氯氣必須要經(jīng)過(guò)處理，否則不能達(dá)標(biāo)排放。我公司1994年自行設(shè)計(jì)了一套年產(chǎn)2萬(wàn)t國(guó)產(chǎn)化離子膜堿復(fù)極槽生產(chǎn)裝置，其中配有一套廢氣處理裝置。2000年我公司又從日本引進(jìn)了一套年產(chǎn)2萬(wàn)t離子膜堿單極槽生產(chǎn)裝置。原有的一套廢氣處理裝置已不能滿足擴(kuò)產(chǎn)后的要求，為此重新設(shè)計(jì)了一套年產(chǎn)4萬(wàn)t離子膜堿廢氣處理裝置，經(jīng)過(guò)近2a的生產(chǎn)運(yùn)行，已完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2 廢氯氣處理的原理

氯氣是劇毒物質(zhì)。耐毒極限為3mg/m3。車間空氣中含氯量最高容許濃度為lmg/m3。為了解決電解槽及其他工序在開(kāi)停車、檢修和清理時(shí)排放的廢氯氣、正常生產(chǎn)中液氯液化尾氣及液氯包裝產(chǎn)生的廢氣，或者發(fā)生事故時(shí)緊急排放氯氣，在氯氣處理工序設(shè)置了廢氯氣處理及事故氯氣處理裝置。本公司采用的是吸收法。吸收法是控制大氣污染物的重要手段之一，不僅能有效地消除氣態(tài)污染物，而且能將污染物轉(zhuǎn)化成為有用的產(chǎn)品，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。我公司4萬(wàn)t/a離子膜燒堿廢氣處理裝置的主要作用是吸收整個(gè)離子膜堿生產(chǎn)系統(tǒng)所產(chǎn)的廢氯氣，廢氯氣或事故氯處理裝置的原理是用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%左右的稀NaoH堿液吸收氯氣?；瘜W(xué)反應(yīng)式：2Na0H+c12-Na-C10+NaCl+H20+106Id

由于反應(yīng)是放熱反應(yīng)，必須及時(shí)移出熱量，控制反應(yīng)溫度低于柏氣為宜，以免有效氯的分解。反應(yīng)時(shí)還要注意通氯量。通氯過(guò)量時(shí)將發(fā)生過(guò)氯化反應(yīng)，使全部次氯酸鈉瞬間分解，造成跑氯事故，為此，必須控制氫氧化鈉過(guò)量0.1%～1.0%。反應(yīng)終止時(shí)及時(shí)分析其殘留堿量。

2.1 廢氣處理裝置

為了充分利用我公司液氯生產(chǎn)工段現(xiàn)有的處理廢氯氣生產(chǎn)次氯酸鈉的設(shè)備，減少設(shè)備的投資，本裝置設(shè)在液氯生產(chǎn)工段。本裝置與液氯工段的抽真空裝置（用于液氯包裝抽瓶和氯氣設(shè)備及管道檢修時(shí)抽真空的裝置）的部分設(shè)備如循環(huán)堿液池、冷卻器、堿泵，燒堿及漂水貯槽共用，兩套裝置可同時(shí)投入生產(chǎn)。

處理的廢氯氣主要包括離子膜復(fù)極槽和單極槽開(kāi)停車的低純度的廢氯氣、各生產(chǎn)槽放空廢氣和氯氣正負(fù)壓水封槽溢出的廢氣?？紤]到離子膜電槽會(huì)突然發(fā)生緊急事故自動(dòng)跳閘停車，我們?cè)陔x子膜槽氯氣總管上安裝了自動(dòng)連鎖裝置，一旦發(fā)生緊急停車，閥門就會(huì)自動(dòng)從氯氣總網(wǎng)系統(tǒng)切換到該廢氣吸收系統(tǒng)。本裝置能連續(xù)處理1h，氯氣量500m2（折100%含氯量）其它貯槽的廢氣能連續(xù)處理。裝置的運(yùn)作可確保生產(chǎn)車問(wèn)操作環(huán)境良好，滿足生產(chǎn)工藝的要求，經(jīng)處理后的廢氣達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 廢氯氣的處理工藝

電解工序來(lái)的事故氯氣或氯氫處理工序的開(kāi)、停車廢氯氣及正常生產(chǎn)中液氯來(lái)的包裝抽氣。液氯儲(chǔ)槽來(lái)的安全閥氯氣、氯氫處理工序超壓排放的氯氣和液氯來(lái)的液化尾氣等進(jìn)入一級(jí)廢氯氣吸收塔下部。在填料層與塔頂循環(huán)噴淋下來(lái)的15%稀堿液逆流接觸，進(jìn)行吸收反應(yīng)。從塔頂出來(lái)的含氯尾氣再進(jìn)入二級(jí)廢氯氣吸收塔底部。在填料層繼續(xù)與15%稀堿液反應(yīng)。達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的尾氣經(jīng)塔頂導(dǎo)出，通過(guò)引風(fēng)機(jī)排人大氣。通過(guò)壓力自動(dòng)控制調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)人口對(duì)空的開(kāi)度，保證系統(tǒng)操作壓力的穩(wěn)定。

一級(jí)廢氯氣吸收塔和二級(jí)廢氯氣吸收塔中的堿液吸收氯氣后溫度升高，從塔底流出分別進(jìn)入一級(jí)堿液循環(huán)槽和二級(jí)堿液循環(huán)槽。一級(jí)堿液循環(huán)槽中的堿液由一級(jí)堿液吸收循環(huán)泵經(jīng)一級(jí)堿液冷卻器冷卻后打上一級(jí)廢氯氣吸收塔與氯氣繼續(xù)反應(yīng)。同理，二級(jí)堿液循環(huán)槽中的堿液由二級(jí)堿液吸收循環(huán)泵經(jīng)二級(jí)堿液冷卻器冷卻后打上二級(jí)廢氯氣吸收塔與氯氣繼續(xù)反應(yīng)。一級(jí)堿液冷卻器和二級(jí)堿液冷卻器通循環(huán)冷卻水或5℃冷凍水聞接冷卻循環(huán)堿液。

堿液循環(huán)槽中的循環(huán)堿液在循環(huán)吸收氯氣過(guò)程中濃度不斷降低，待反應(yīng)液有效氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥10%。過(guò)堿量約為1%時(shí)。即停下啟用備用槽。然后，把槽中次氯酸鈉溶液作為成品經(jīng)次氯酸鈉成品泵輸送到成品罐，再?gòu)膲A液配制槽經(jīng)堿液配制泵打人預(yù)先配制好的15%稀堿液作為備用。

裝置中的堿液高位槽設(shè)置有自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥。并與一、二級(jí)堿液吸收循環(huán)泵連鎖。當(dāng)一級(jí)堿液吸收循環(huán)泵或二級(jí)堿液吸收循環(huán)泵在停電或者發(fā)生故障停泵時(shí)自動(dòng)打開(kāi)。15%稀堿液從堿液高位槽進(jìn)入一級(jí)廢氯氣吸收塔或二級(jí)廢氯氣吸收塔吸收廢氯氣。避免因停泵而發(fā)生跑氯事故。

3 廢氯氣處理裝置的特點(diǎn)

雙塔處理廢氯氣工藝以一級(jí)吸收塔為廢氯氣處理主塔。二級(jí)吸收塔為保護(hù)塔，且以廢氯氣吸收塔、堿液循環(huán)槽、堿液吸收循環(huán)泵和堿液冷卻器作為2個(gè)循環(huán)吸收系統(tǒng)。每個(gè)循環(huán)系統(tǒng)可獨(dú)自循環(huán)吸收廢氯氣。與單塔流程相比，雙塔流程的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)一個(gè)循環(huán)吸收系統(tǒng)的設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)循環(huán)吸收系統(tǒng)仍可發(fā)揮作用，使廢氯氣處理裝置不至停止運(yùn)行。流程中的堿液高位槽設(shè)置有自控閥。通過(guò)壓力控制與一、二級(jí)堿液吸收循環(huán)泵連鎖。當(dāng)一級(jí)或二級(jí)堿液吸收循環(huán)泵在發(fā)生故障停泵時(shí)，自控閥打開(kāi)。堿液高位槽中15%稀堿液進(jìn)入一級(jí)廢氯氣吸收塔或二級(jí)廢氯氣吸收塔吸收廢氯氣，避免因停泵而發(fā)生跑氯事故。裝置中的堿液吸收循環(huán)泵與尾氣風(fēng)機(jī)均設(shè)有應(yīng)急電源。在全廠停電時(shí)立即啟動(dòng)應(yīng)急電源，使事故狀態(tài)下廢氯氣得到處理。

4 廢氯氣處理操作中的注意事項(xiàng)

4.1 嚴(yán)格控制操作溫度。由于該吸收反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱使循環(huán)堿液的溫度升高，一方面造成循環(huán)堿液對(duì)廢氯氣吸收能力下降，另一方面會(huì)造成次氯酸鈉分解，因此在反應(yīng)過(guò)程中必須及時(shí)移走熱量，及時(shí)調(diào)節(jié)循環(huán)池蛇管冷卻器進(jìn)出口閥門，嚴(yán)格控制吸收反應(yīng)溫度在35℃以下。以提高吸收能力和漂水的產(chǎn)品質(zhì)量。

4.2 密切注意廢氯氣系統(tǒng)壓力的變化。如發(fā)現(xiàn)廢氯吸收塔的進(jìn)、出口的真空度下降，要及時(shí)檢查風(fēng)機(jī)是否出現(xiàn)故障，填料吸收塔的氣液分離器（絲網(wǎng)撲集器）以及其它設(shè)備是否被鹽或異物堵塞，一定要及時(shí)排除故障。確保廢氯氣系統(tǒng)壓力控制在負(fù)壓，嚴(yán)禁氯氣外泄。

4.3 在離子膜堿正常開(kāi)車后，本系統(tǒng)正常生產(chǎn)期間，要定時(shí)分析循環(huán)堿液的濃度，當(dāng)堿液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于10%時(shí)要加濃堿，經(jīng)常保持循環(huán)池含堿在15%。17%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），以備離子膜緊急事故停車時(shí)，系統(tǒng)能吸收經(jīng)自控連鎖切換到電解工序有關(guān)氯氣閥而進(jìn)入的低純度的氯氣。

4.4 在離子膜工序生產(chǎn)期間，連續(xù)運(yùn)行的循環(huán)泵一旦發(fā)生故障，可轉(zhuǎn)換啟動(dòng)堿泵代替。

5 結(jié)論

廢氯氣處理采用燒堿吸收雙塔工藝流程，不僅解決了離子膜生產(chǎn)中的廢氣處理問(wèn)題，而且將廢氯氣回收轉(zhuǎn)化為用途廣泛的次氯酸鈉產(chǎn)品，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。氯堿生產(chǎn)中排放的廢氯氣或事故狀態(tài)下大量的氯氣得到了處理，不僅保護(hù)了環(huán)境和職工的健康，也提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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