离子膜电解装置阳极液卸料罐跑氯问题研究

离子膜电解装置阳极液卸料罐跑氯问题研究

陈治慧 * , 马云飞

陕西北元化工集团股份有限公司化工分公司，陕西 榆林 719319

【摘 要】伍迪离子膜电解装置跳停时阳极液泄漏罐存在跑氯现象，环保管理形势严峻，本文从电解跳停后与跑氯相关的联锁动作出发，利用自动控制程序减少去事故氯系统的氯气，防止事故氯压力过高导致阳极液泄漏罐跑氯。

【关键词】离子膜电解装置；卸料罐；跑氯问题

1 前言

伍迪离子膜电解装置阳极液卸料罐与事故氯系统连接，阳极液卸料罐有溢流管并通过U型水封与外界隔离，离子膜电解装置停车时大量氯气进入事故氯系统导致事故氯系统正压（正常运行时事故氯压力为-1.5kPa），如果事故氯压力超过U型水封封堵压力（4kPa），氯气便会冲破水封泄漏，造成环境污染。

目前环保管控力度大，电解跳停时阳极液卸料罐跑氯问题成为主要环保风险点，前期我公司将阳极液卸料罐去事故氯管线改至一级废气吸收塔进口以及增加卸料罐至事故氯管线后，单条线跳停后效果明显，未出现跑氯现象。但两条线同时跳停时阳极液卸料罐仍然存在跑氯现象（两条线用一套事故氯系统）,为了彻底杜绝跑氯，从以下几方面研究解决。

2 研究思路

根据电解跳停后相关动作的设计意图，利用自动控制程序，降低去事故氯调节阀打开速率，从而降低氯气去事故氯的速率，减少氯氢处理工段去事故氯的氯气量，防止事故氯压力过大，同时确保氯氢压差平稳，避免出现负压差和大正压差。

3 电解槽跳停后与跑氯相关联锁动作

3.1电解氯气总管压力调节阀PV-1151A关闭，去事故氯调节阀PV-1151B立即打开20%（二期35%），之后以2%/s的速率打开（二期1.5%），直至全开。

3.2电解氢气总管压力调节阀PDV-1152A关闭，氢气放空阀PDV-1152B设定值变为2kPa（氯氢压差），处于自动状态^［1］。

3.3电解氢气总管充氮调节阀PV-1106自动开至60%（正常运行时设定值为5kPa，开度8%左右），氢气总管充氮开关阀XV-1108打开。

设计意图：电解槽跳停后氯气和氢气供应中断，氯气和氢气总管压力下降，但氢气总管压力比氯气总管压力下降快，为防止出现负压差造成离子膜机械损伤，跳停后快速打开去事故氯阀门降低氯气总管压力，同时给氢气总管充氮气，避免氢气总管压力下降过快，保持压差稳定。

3.4氯压机进口阀HV-1001关闭，出口阀HV-1002关闭，本机回流阀HV-1004和HV-1005全开，本机事故氯阀HV-1006全开，10s后HV-1006自动调节氯压机出口压力，设定值为50kPa。

3.5合成炉全部熄炉，氯化氢氯气总管压力调节阀PV-5451仍为自动，去事故氯调节阀PV-5460仍为自动，设定值高于氯气总管压力2kPa，当氯气总管压力超过设定值2kPa后，PV-5460打开，氯气去事故氯。

4 防范措施

4.1电解跳停后去事故氯调节阀PV-1151B打开20%后变为自动，调节事故氯压力PI-5320，设定值为0kPa（或不大于4kPa的其他数值，数值越大氯气总管泄压速度越快），当氯气总管压力下降较慢时调高设定值，最大不超过4kPa。同时具有手动和自动选投功能。

论证：氯气总管压力PI-1151A随事故氯调节阀PV-1151B开度变化情况如下表：

表1 氯气总管压力PI-1151A随事故氯调节阀PV-1151B开度变化情况

由表知，PV-1151B开度为23%时，压力下降不明显，开度由23%变为25%时，压力下降0.6kPa，此后下降速度加快，即氯气开始进入事故氯，因此电解跳停后PV-1151B执行原有逻辑程序，立即打开20%。PV-1151B打开之后自动调节事故氯压力PI-5320，设定值为0kPa，事故氯风机执行原有的控制逻辑，调节事故氯压力PI-5320为-1.5kPa，二者互不影响。事故氯调节阀PV-1151B为了使事故氯压力达到0kPa会不断调整开度，事故氯风机为了使事故氯压力达到-1.5kPa会不断调整变频，直至电解氯气总管压力泄至-1.5kPa左右。若事故氯风机因失电停运或其他原因不能吸收氯气时，事故氯压力最高0kPa，不会冲破阳极液卸料罐U型水封，也不会造成事故氯风机出口跑氯，此时氯气总管压力下降缓慢，DCS人员手动调高事故氯压力PI-5320的设定值（不超过4kPa），关小阴阳极充氮调节阀PV-1109和PV-1110或改小其设定值，氯气通过自压进入事故氯。若事故氯风机运行正常，则氯气总管在泄压过程中事故氯压力会在-1.5kPa至0kPa之间波动。

4.2电解跳停后氢气总管充氮调节阀PV-1106全开，氢气总管充氮开关阀XV-1108打开。

论证：电解跳停后因氢气总管压力下降快，氯气总管压力泄压较慢，氯氢压差下降，从10:25:15至10:25:29由2.2kPa下降至1.38kPa，之后开始上涨。如果电解跳停后氢气总管充氮调节阀PV-1106全开，增加充氮量，防止出现负压差。

4.3电解跳停后氢气总管放空阀PDV-1152B变为自动，设定值为2.4kPa，当氯氢压差大于2.4kPa时，PDV-1152B立即打开20%，之后自动调节压差为2.4kPa。

论证：根据以往停车期间数据，氯氢压差降至最低1.38kPa后上涨，最高涨至5.66kPa，上涨原因为氯气总管的氯气开始进入事故氯后泄压速度加快，氮气充入后氢气总管压降减慢。氯氢压差大于2kPa后氢气总管放空阀PDV-1152B开始调节，开度32%时压差开始下降(开度较小时氢气无放空，即使有放空也因PDV-1152B距离电解槽较远，不能快速调节压差)，此时压差5.66kPa。跳停后氢气总管放空阀PDV-1152B变为自动，设定值为2.4kPa，当氯氢压差大于2.4kPa时，PDV-1152B立即打开20%，之后能快速调节氯氢压差，同时仪表人员调整PDV-1152B的PID参数，提高阀门调节灵敏度。

4.4当4.2和4.3两项措施不能很好的控制压差时，可在电解界区氢气总管增加调节阀，正常运行时此阀常开，不参与压差的控制，停车后氢气总管压力调节阀PDV-1152A关闭，氢气放空阀PDV-1152B全开，增加的调节阀控制氯氢压差，因调节阀距离电解槽较近，可以快速调节氯氢压差，行业中有此种控制方式。

4.5电解跳停后氯压机本机事故氯阀HV-1006变为手动，即处于关闭状态，事故氯正常后DCS人员手动打开HV-1006，调节氯压机出口压力为50kPa。

4.6电解跳停后氯化氢氯气总管去事故氯调节阀PV-5460变为手动，即处于关闭状态。

论证：电解跳停后合成炉全部熄炉，合成炉氯气切断阀和调节阀关闭，即使压力升高，不会有对管道和设备造成影响。根据以往事故，两条线同时停车时一条线去事故氯调节阀PV-5460打开1分钟后关闭，最大开度25%，氯气进入事故氯，增加了事故氯负荷。

5 结语

伍迪离子膜电解装置和氯氢处理装置事故氯系统管线多且相互关联，从单方面考虑很难彻底解决阳极液卸料罐跑氯问题，从电解跳停后相关联锁动作出发，通过控制程序的改变，尽量减少电解跳停后短时间去事故氯系统的氯气量，方能解决此问题。

【参考文献】

［1］范东辉.氯碱装置生产中出现的问题及处理方法[J].氯碱工业.2021，57(06):19-21+25.

【作者介绍】陈治慧：出生于1988年9月，男，本科，现任陕西北元化工集团股份有限公司化工分公司装置技术员，助理工程师，注册安全工程师。