产15万吨烧碱氯氢处理装置运行总结.docx

15万t/a氯氢处理装置运行总结XX省遵义碱厂始建于1959年，是1958年我国方案定点建设的13家氯碱企业之一，建厂初期烧碱产能3500tao2022年5月，XX省委、XX省政府、XX省国资委以黔国资通改革202234号文件，将隶属于XX省黔晟国有资产经营有限责任公司管理的XX省遵义碱厂资产划转XX开磷集团公司管理，XX开磷遵义碱厂于2010年5月21日成立。工厂现有员工2000余人，产品生产力量烧碱15万t/a、聚氯乙烯树脂15万t/a。在2005年8月，工厂扩能技改，淘汰原氯氢处理系统，新上一套15万t/a氯氢处理装置，在新装置的建设上，遵义碱厂仔细总结本企业在实际生产中的得失，充分借鉴同行业的生产阅历，消化汲取新工艺，新设施和新材料，更多地考虑节能、环保及平安因素。下面从工艺流程，主要设施的选型、节能等几个方面对15万t/a氯氢处理装置的运行作一总结。一、氯气冷却和除水雾系统遵义碱厂原来的氯气处理工艺为：来自电解的湿氯气首先进入2个并联的一段钛冷却器，与管间的冷却水进行热交换，再进入二段钛冷却器和水雾捕集器，冷凝的氯水送去脱氯。老工艺使用的钛冷却器选用换热面积为125M2的列管式冷却器，由于湿氯气与冷却水的温差较大，换热器选用填料形式，缺点是冷却水易从填料密封处泄漏，影响现场环境。水雾捕集器为填充式除雾器，用硬PVC材料制成，强度差，易泄漏。新氯氢处理装置增加了氯水洗涤塔，自隔膜电解槽1#、2#、3#和离子膜电解槽出来的湿氯气，温度在70.085.0°C,经氯水洗涤塔用经冷却后的氯水循环洗涤冷却，并除去氯气中夹带的盐雾等杂质后，进入两个I段钛冷却器(125m2)用工业水或漠化锂冷冻水间接冷却到45.0°C以下，再进入两个段钛冷却器(125m2)用澳化锂冷冻水或工业水冷却到11.0-15.0°C,最终在水雾捕集器内除去水滴。新装置中水雾捕集器选用了杭州东日生产的水雾分别器，壳体采纳硬聚氯乙烯内衬外缠玻璃钢增加层的复合材质结构，滤芯采纳美国孟山都的高效纤维除雾元件，其除雾元件能够具备除去3m以下的粒子99%,3m以上的粒子100%的优异性能。其除雾的机理是：夹带水雾的氯气流水平流过纤维层时，靠雾滴自身微观的布朗运动使其与纤维表面碰撞、吸附，进而分散，受重力作用流下排出。此时的纤维层不会因吸入水分体积膨胀而导致压降增大，甚至堵塞，且纤维床内层的防二次夹带层应完全防止产生二次夹带。自2005年8月投入使用以来，运行良好。二、氯气干燥系统遵义碱厂原来的工艺为：从水雾捕集器出来的氯气，进入1个泡沫干燥塔，于浓硫酸在塔板的表面接触，形成泡沫汲取层，氯气中的水被硫酸汲取实现氯气的干燥；干燥后的氯气由塔顶排出，经酸雾捕集器除去氯气中夹带的硫酸雾沫后，由液环式氯压机(纳氏泵)增压,送人各需用部门。泡沫塔是有溢流的筛板塔，其优点是传质速率高，生产强度大，体积小，占地少，制造和修理便利，缺点是阻力损失大。纳氏泵是液环式压缩机，用浓硫酸作循环介质，缺点是力量低，电耗高，寿命短，修理量大，修理工作环境差。浓硫酸汲取氯气中残留的水，使其浓度降低，对金属的腐蚀增加，叶轮受到腐蚀后，将影响纳氏泵的正常运行。由于使用了浓硫酸，一些杂质会随着浓硫酸进入纳氏泵，其中的固体微粒使机械密封面摩擦副精度降低，造成泄漏。新氯氢处理的工艺为：从水雾捕集器出来的氯气依次进入I号、号、m号干燥塔，分别用不同浓度的浓硫酸逆流接触进行干燥（I号干燥塔用的硫酸由干燥塔溢流来，II号干燥塔用的硫酸从in干燥塔溢流或由原氯气泵换酸来,III号干燥塔用的硫酸从浓硫酸储槽或补充酸槽来）后，再进入酸雾捕集器脱酸，然后用氯气压缩机（纳氏泵和透平机，透平机经两级压缩和冷却）加压到0.10-0.25MPa,经酸雾捕沫器捕集酸雾后输送到液氯工序、次氯酸钠工序或盐酸工序。从氯水洗涤塔出来的氯水进入氯水槽，用氯水泵送入二段钛冷却器冷却后，氯水进入氯水洗涤塔洗涤冷却湿氯气，多余的氯水送至单极离子膜脱氯工序回收或送PVC配制清净剂。酸雾捕集器是整个氯气处理的核心设施，它的作用是以氟硅油浸渍处理的玻璃纤维用截留、捕集、过滤形式除去气流中的酸雾，确保进入氯气压缩机的氯气清洁，从而满意输送气体负荷适应生产的需要，同时延长氯气压缩机的使用寿命。干燥后形成的硫酸雾粒直径很小，小于5m,且有肯定的黏度，一般的捕集设施很难高效捕除。捕集的硫酸有肯定的黏度，易黏附在含氟玻璃纤维上，使用一段时间后，阻力提升，需要清洗，才能确保捕集效果。遵义碱厂在设计时为节省成本选用了国产的酸雾捕集器滤芯，使用寿命短，夏季不到1月就要清洗一次，严峻影响生产。2006年7月遵义碱厂引进美国孟山都公司酸雾捕集器的核心部件一一玻璃纤维除雾筒,按其保证性能,可100%除去粒径大于3m的雾滴，至少分别掉92%的3m以下的粒子，从2006年7月投用以来，该除雾器的玻璃纤维除雾筒只常规的检查过1次，基本无堵塞状况，运行状况良好。氯气泵用98.0%的浓硫酸作循环介质，浓硫酸自站台或用浓硫酸罐车送到浓硫酸大罐，借氯气泵抽力抽入泵内，泵内酸浓度不得低于93.0%o泵循环酸和干燥塔酸每天更换一次，从氯气泵更换出来的泵酸，通过号干燥塔循环酸泵将酸送至干燥塔循环使用；当I号干燥塔循环酸浓度低于75.0%时应进行更换，更换时，用I号干燥塔循环酸泵将酸送至废酸贮槽，废酸贮槽的稀酸送至热电采用，同时补充98.0%的硫酸送至III号干燥塔，I号干燥塔溢流出来的酸进入II号干燥塔，II号干燥塔溢流出来的酸进入I号干燥塔。电槽中氯气压力采用自动掌握（用DN125阀主调，DN50阀微调）维持微负压。三、事故氯处理系统事故氯处理装置是为了防止电解装置消失事故或开车、停车时生成的氯气不合格，对其进行处理，消退危害的设施，是氯碱生产中不行缺少的帮助设施，可以确保整个电解生成系统的平安，无污染生产。遵义碱厂的事故氯处理工艺为：氯气事故处理碱液高位槽碱液由离子膜送入30%的离子膜碱，再加入肯定的纯水稀释至15%左右，保持高液位。当全厂停电或35KV变电所6A、6B失电，事故塔进碱电磁阀自动开启，碱液高位槽15%的碱液由上而下进入事故处理塔汲取由氯气总管经水封而来的氯气。正常状况下，氯气事故塔和碱液循环槽内碱由蒸发工序来，并加水稀释到1315%之间，掌握好液位，启动碱液循环泵，将碱液经板式换热器冷却后，由事故塔顶部喷淋汲取从下往上的氯气，尾气氯通过次钠处的废气处理系统，即开启碱液循环泵、钛风机进行处理。四、氯气加压系统氯气加压的核心设施是透平机。在新氯氢处理中，透平机的使用是最大的胜利。遵义碱厂在2005年8月的技改中透平机选用了杭州振兴工业泵制造有限公司生产的LYJ-2200/0.30型高速离心式氯压机2套机组。其中1套机组包括主机、油站、一级氯冷却器、二级氯冷却器及相应的电器，仪表装置。主机由透平机和电动机组成，安装于同一底座上，采纳直接联接的方式，结构紧凑。联轴器采纳膜片联轴器，特殊易于安装校正。LYJ-2200/0.30型高速离心式氯压机为两级压缩，经增速后二级叶轮转速可高达22360rmin°叶轮形式为高强度半开式三元流叶轮。由于转速高，整个增速机构配置了专用油站，保证了设施的润滑冷却；油站上安装有高位油箱，当电网停电时，虽然油泵停止工作。但高位油箱在短时间内可以连续供油，避开了传动装置因缺油而磨损、烧伤咬死。氯气由高速旋转的叶轮对其进行做功使其得到较高的动能和压能，气体离开叶轮后进入挎压器和蜗壳，使动能转变为压力能，但由于氯气的速度很快，比重又大，所以摩擦损失很大，这种损耗能致使气体的温度提升，因此由蜗壳出来的气体应进行中间冷却后进入二级,重复上述过程,而气体由进机压力0.089Mpa(A)提高至0.36MPa(A),安排到用氯工序，并用调整回流量来掌握电槽负压，以保证氯气不断连续压送。与纳氏泵相比，透平机最大的优势就是输送量大,所需动力少。如不考虑实际操作中的各种因素,从理论上比较，LYJ2200/0.3型透平机的设计流量是2200m3h,配用电机功率160KW,如选用纳氏泵压缩同样的氯气量。则需要YLJ-1200/0.3型和YLJ-IOOO型纳氏泵各1套，而两台纳氏泵的配用电机功率为IIOKW,总功率为220KW,则每小季节省用电60KW。在2022年6月，遵义碱厂6万吨/年复极槽离子膜电解槽技改，氯氢处理再次采纳了杭州振兴工业泵制造有限公司生产的LYJ-2200/0.36型高速离心式氯压机1套机组，该机组设计更加先进,氯气离心式压缩机具有极高的转速，一般在一阶临界转速以上，LYJ-220/0.36型氯气离心式压缩机，转速为22068rpm(其一阶临界转速为14896rpm,二临界转速2921OrPm),在如此高的转速下，必需对前、后轴承，齿轮进行润滑和降温，并且LYJ-2200/0.36型氯气离心式压缩机的轴承采纳的是动压轴承，只有润滑油注入才有承载力量，因此只有保证具有肯定的压力、流量、温度的润滑油供应氯气压缩机，机组才能平安正常运行。LYJ-2200/0.36主油泵为轴头部，由主机输入轴拖动。副油泵为齿轮油泵，由电机拖动。主机开车之前,副油泵供油，这时油箱内经分析合格的润滑油经电加入热室(当润滑油温度小于25,开启电加热器，当温度大于45电加热器自动关闭)、粗滤器(100目)、进入齿轮油泵增压后一路经冷却器、精滤器(IOum)后向主机供油。一路经溢流阀回油箱，调整供油压力0.18±0.02Mpao此外一路6的管子经节流后，向轴头泵充油（该阀自动掌握：当副油泵运行时候该阀打开，当主机运行时该阀关闭）。当主机运行时，轴头泵（主油泵）工作，油压提升大于0.3MPa时，停副油泵。这时润滑油经粗滤器进入主油泵增压后，经冷却器、精滤器向主机供油油系统的连锁有如下打算：油压大于0.15Mpa、油温高于25时主机才允许启动，主机启动后油压大于0.3M叩时自动停副油泵，当油压小于0.10MaP时报警并启动备用油泵，当油压小于0.07MPa时连锁停主机，过滤器差压大于60kpa时报警。以上报警、连锁项目的调试可转变数显表的值来检查。依据透平机在遵义碱厂多年的运行，为确保透平机的平安运行，以下几点需特殊留意：（1）透平机设计精密，其对氯中含水及其他杂质（主要是硫酸雾）的要求亦相应提高，一般要求含水质量分数低于0.02%o含有水和酸雾的氯气对透平机的腐蚀主要集中在叶轮上，虽然叶轮材质选用了特殊的合金，强度高，耐磨，耐腐蚀，但是假如氯气含水和杂质长期超标，叶轮表面仍会消失局部腐蚀，酸泥会在叶轮表面聚集。叶轮的转速达到了22360rmin在使用前都经过了严格的动平衡试验，即使叶轮稍微腐蚀，也会造成机组振动过大，运转不稳定。遵义碱厂在2006年7月未投用美国孟山都公司酸雾捕集器的玻璃纤维除雾筒时就发生过氯气中含水超标腐蚀叶轮，导致检修更换叶轮的2次透平机检修。（2）LYJ-2200/0.36氯气离心式压缩机轴封装置采纳的是迷宫密封。但迷宫密封仅为一段阻力极大的流道，为有效阻挡氯气泄漏，采纳了抽、充气相给合的密封形式。遵义碱厂为了透平机的平安运行，使密封气能达到工艺指标，特地新上一套变压吸附制氮装置，安装特地管线和储气罐及后接式稳压调整阀供3台透平机专用。其机能有：含湿量小于IOOPPm的干燥空气或氮气经充气室自控阀门以150OmmH2。压力加入迷宫密封室后，一部分沿密封泄入大气，另一部分则流向泄压则，确保氯气牢靠密封。在正常操作时应常常留意起源压力的稳定状况。机组停车时为防止潮湿空气进入机组或因机组出口阀关闭不严，造成氯气泄漏。因此在停机时，也不应关闭密封气。，(3)要防止因氯气冷却器渗漏而损坏透平机。遵义碱厂的一级和二级氯气冷却器都选用了列管式换热器，材质为碳钢，换热面积为58氯气走壳程，水走管程。由于换热介质氯气和水，干燥的氯气对碳钢的腐蚀稍微，而氯气一旦和水接触就会发生化学反应：CI2+H2O-HCI+HCLO,生成的盐酸和次氯酸钠对碳钢具有强腐蚀性。针对此问题，遵义碱厂采纳了降低冷却水的压力，使氯气的压力大于水的压力，一旦换热管发生泄漏，在压力差的作用下，氯气由管程流向壳程，使腐蚀集中于换热器本身，在短时间内避开透平机叶轮受到腐蚀。详细措施就是实行冷却水无压回水，定期检测冷却水中的PH值就可确定冷却器是否泄漏。在2006年1月遵义碱厂发生过2次冷却器泄漏,因发觉准时未影响透平机。在2006年8月，氯气冷却器采纳了河南鹤壁鑫大化工生产的换热管经特殊处理的换热器后，始终运行良好，冷却器的泄漏还从未发生过。假如冷却器的冷却水能够使用PH计在线监测效果会更好。（4）防止机组踹振。透平机主机踹振是氯气离心式压缩特有的缺点。踹振现象从物理的角度看是一种低频、高踹幅的气流压力脉冲。这种具有肯定能量的气流脉冲使氯气离心式压缩机高速转子失稳、震惊加大，严峻时放出轰鸣和严峻的噪音，同时机身猛烈制振动，出口压力、电流猛烈波动，若在踹振工况下持续工作，如不快速实行措施予以制止，那么产生的后果是非常危急的。氯气离心式压缩机的这种低频、高振幅的气流压力的脉冲的产生是由于气流在扩压流或叶轮道发生较为严峻的边界层分别，产生二次涡流，扩及了整个机器流道，由于叶轮出口处气流的线速度可达200米以上，而氯气属重气体，因而气流的冲击损失急剧增加，使气流的有效工作能量头随气量的削减而下降，气流阻力已随之增加，压缩机排气将消失时有时无,即时而向管网排气，时而管网中气流倒灌，气流如此有节奏地反复转变流向，便形成了气流脉冲。踹振调整，应与电解工序、冷冻工序、调度调整掌握好生产流量及压力（常见踹振均发生在大幅度减量生产和氯气管网中压力突高，小流量运转和机器排气压力小于管端压力），踹振时快速打开回流阀补充进气量。（5）润滑油系统的操作维护。每月将油过滤器与备用的进行切换，周期使用。每三个月油品检查，尤其对酸值，抗乳化度及机械杂质等指标定期考核。发觉不符合质量指标，依据指标进行部分或全部调换。定期排放积存在油箱底部的水和油泥。主机开车之前，应使备用过滤器内布满油。掌握油温在3542、油压在0.18±0.025Mpao遵义碱厂采纳了漠化锂制冷的7。C水来冷却，效果良好。五、氢气处理系统氢气处理的工艺流程为：由电解槽出来的湿氢气，温度在70.0-85.0°Co金属阳极1#、2#、3#号系统电解槽和单极离子膜电解槽产生的氢气各进入一台列管式冷却器中用工业水逆流冷却后进入I段氢气洗涤塔，自下而上与自上而下的冷却水逆流接触经过一次冷却后进入II段氢气洗涤塔用同样的方法进行二次冷却洗涤,然后再进入I段氢气洗涤塔用同样的方法进行三次冷却洗涤,它所夹带的碱雾、盐沫已被洗去，从I段氢气洗涤塔出来后与复极电解槽来的氢气（在电解工序已经经过冷却和洗涤）汇在一起用氢气泵抽走，在气水分别器中分别出来后去盐酸工序。氢气泵采纳工业水作循环介质，水经分别器分别，进入螺旋冷却器冷却后循环使用。在2005年8月，新氯氢处理系统技改时，淘汰原来的YLJ-1000/0.3型液环式压缩机,采纳了滨海的YLJ-2000/0.45型液环式压缩机，配置电机和YLJ-1000/0.3型相同，都为IlOKW,但氢气处理量依据实际使用效果来看YLJ-2000/0.45型液环式压缩机1台相当于YLJ-1000/0.3型2台，这样既削减了设施的数量、备件和修理量，又节省了用电。