離子膜電解系統(tǒng)在濃縮、脫鹽、凈化以及電化合成方面具有極高的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，被廣泛地應(yīng)用于放射性廢水處理、工業(yè)用水制備、電鍍廢液回收等領(lǐng)域，特別是在氯堿工業(yè)中的應(yīng)用效果最為顯著。但傳統(tǒng)的氯氫處理的壓力調(diào)節(jié)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足離子膜電解系統(tǒng)的正常運(yùn)行要求。手動(dòng)調(diào)節(jié)操作容易導(dǎo)致氯氫壓力大幅波動(dòng)，無法保證離子膜電解槽壓力壓差，會(huì)極大地影響離子膜燒堿的安全性和平穩(wěn)性。以2萬t/a燒堿能力系統(tǒng)改造為例進(jìn)行論述。

　　1氯氣系統(tǒng)自動(dòng)控制優(yōu)化

　　原氯氣處理工藝流程示意圖見圖1。

　　1.1原氯氫系統(tǒng)存在的問題

　　(1)離子膜電解槽的安全規(guī)范將總管壓力控制在0~3kPa，氯氣、氫氣總管壓差控制在4.8~5.2kPa。原工藝采用回流一定氯氣的辦法調(diào)解電解槽氯氣壓力，對(duì)回流閥門的手動(dòng)操作頻繁、缺乏及時(shí)性和穩(wěn)定性，會(huì)造成電解氯、氫壓力頻繁發(fā)生波動(dòng)，導(dǎo)致壓差不穩(wěn)，很容易達(dá)到或超過電解槽氯氫總管的壓力限值而造成運(yùn)行停止。(2)氯氣泵在實(shí)際生產(chǎn)過程中容易因低壓配電故障而突然跳車，這種氯氣泵緊急跳停現(xiàn)象往往伴有對(duì)系統(tǒng)的嚴(yán)重倒壓，對(duì)電解槽離子膜損害極大。(3)外電網(wǎng)閃爍會(huì)造成電解整流器的緊急跳閘，電解系統(tǒng)氯氫總管自控閥會(huì)緊急停車，氯氫泵抽空力大增，若不及時(shí)打開對(duì)空閥，容易導(dǎo)致氯氫泄漏，發(fā)生人員中毒事故。

　　1.2氫氣系統(tǒng)優(yōu)化

　　(1)進(jìn)行氯氣回流閥的自動(dòng)調(diào)節(jié)改造。在氯氣分配臺(tái)增加氯氣回流自控調(diào)節(jié)閥，并根據(jù)運(yùn)行需要進(jìn)行閥門優(yōu)化。例如將自控閥DN80升級(jí)為自控回流閥DN32。在原系統(tǒng)中，氯氣后系統(tǒng)輸送壓力大于0.11MPa，而電解系統(tǒng)氯氣總管壓力不能超過3kPa，這就導(dǎo)致前后壓力相差較大。使用原有的自控閥時(shí)即便閥門開度很小，也會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)壓力明顯升高的問題。特別是在氯氣溫度較高的條件下，回流閥門只能維持在不足5%的極小范圍內(nèi)，這就導(dǎo)致氯氣干燥系統(tǒng)無法完成泵酸的換酸操作，必須增加一道降電流操作才能進(jìn)行換泵酸操作，效率大為降低。但在閥門進(jìn)行優(yōu)化后，運(yùn)行實(shí)踐表明，在18kA的電流運(yùn)行條件下，氯氣泵的前進(jìn)口閥開度能達(dá)到80%左右，回流閥開度可達(dá)到30%~40%，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的回流調(diào)節(jié)，可正常進(jìn)行換酸，并保證系統(tǒng)壓力的平穩(wěn)。(2)設(shè)置雙向聯(lián)鎖，保證系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。氯氣泵緊急跳閘或電解整流器緊急跳閘會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成極為不利的影響。因此，對(duì)氯氣以及整流器工藝安全進(jìn)行優(yōu)化改造是十分必要的。常見的雙向聯(lián)鎖優(yōu)化措施為：a.增加雙向聯(lián)鎖，氯氣泵停，聯(lián)鎖整流器停，全線聯(lián)鎖停車措施;b.增加整流器或電解槽裝置工藝停車、聯(lián)鎖氯氣泵停。通過上述聯(lián)鎖工藝優(yōu)化后，可以實(shí)現(xiàn)緊急停車狀態(tài)下電解氯氣、電解氫氣壓力與壓差的平穩(wěn)波動(dòng)。生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐證明，其對(duì)電解裝置的保護(hù)作用是十分突出的，可有效減少氯氣泄漏造成的不安全事故。(3)在氯氣泵后增加自動(dòng)切斷閥。自動(dòng)切斷閥可以在氯氣泵緊急停車后實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖關(guān)閉，從而有效防止后系統(tǒng)倒壓，避免電解系統(tǒng)反向壓差的產(chǎn)生。(4)在氯氣分配臺(tái)出口增加事故氯氣排放管線和閥門。該項(xiàng)措施可以在發(fā)生事故或者緊急停車后，將氯氣泵后續(xù)管線、設(shè)備內(nèi)的氯氣引導(dǎo)至事故氯氣吸收裝置中，從而防止氯氣系統(tǒng)發(fā)生憋壓以及氯氣泄漏事故等。(5)適配DCS遠(yuǎn)程控制軟件。利用DCS遠(yuǎn)程控制軟件實(shí)現(xiàn)氯氣泵的啟動(dòng)控制，可以減少現(xiàn)場(chǎng)人工操作的工作量，并消除不安全風(fēng)險(xiǎn)因素。

　　2氫氣系統(tǒng)優(yōu)化

　　原工藝系統(tǒng)運(yùn)行過程中，電解出來的高溫濕氫氣在經(jīng)過洗滌后會(huì)先后進(jìn)入氫氣泵、水霧捕集器及緩沖罐。其中一部分經(jīng)過阻火器進(jìn)入合成工序，另一部分會(huì)進(jìn)入洗滌塔氫氣總管保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。

　　2.1原氫氣系統(tǒng)存在的問題

　　(1)氫氣使用SZ-3型水循環(huán)式泵進(jìn)行輸送，輸送壓力過低，僅能達(dá)到0.02MPa，和點(diǎn)火自控合成氫氣壓力要求的0.30~0.05MPa相差甚遠(yuǎn)。(2)采用氫氣水封調(diào)節(jié)壓力的氫氣處理系統(tǒng)不能滿足離子膜壓力調(diào)節(jié)要求。(3)鹽酸合成系統(tǒng)具有較多隱患，例如系統(tǒng)緊急停車，操作不當(dāng)導(dǎo)致的氫氣系統(tǒng)憋壓，超出安全水封導(dǎo)致的瞬間泄壓，出現(xiàn)電解大正壓或者大負(fù)壓極端情況。

　　2.2氫氣系統(tǒng)自動(dòng)化改造措施

　　(1)升級(jí)氫氣泵。該系統(tǒng)將原有的SZ-3型氫氣泵升級(jí)為2BE1-252型水環(huán)式真空泵。從而可以保證輸送壓力達(dá)到30~50kPa，同時(shí)配合變頻方式控制氫氣泵的開啟以及實(shí)現(xiàn)氫氣輸送壓力的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)[1]，從而保證氫氣輸送壓力的平穩(wěn)，增強(qiáng)生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性，同時(shí)減輕崗位勞動(dòng)強(qiáng)度。(2)在氫氣泵后增加自動(dòng)切斷閥，實(shí)現(xiàn)與氫氣泵的聯(lián)鎖。氫氣泵緊急跳停，則切斷閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉，從而防止氫氣泵跳車、氫氣倒壓問題。增加整流器跳停以及氫氣泵聯(lián)鎖工藝安全裝置;增加氯氣泵、氫氣泵及整流器跳閘，合成爐緊急聯(lián)鎖急停等措施，以此保證氫氣系統(tǒng)的安全運(yùn)行。(3)架設(shè)自控調(diào)節(jié)閥。該系統(tǒng)在氫氣分配總管中增設(shè)了ND32氫氣回流自控調(diào)節(jié)閥，型號(hào)為PICV1705，從人工操作升級(jí)為自動(dòng)化，減少了操作可能存在的失誤和安全隱患，從而可以穩(wěn)定電解系統(tǒng)的氯氫壓力和壓差。(4)加設(shè)氫氣緊急排放閥。與上文氯氣改造措施一般，在氫氣系統(tǒng)內(nèi)增加緊急排放閥PICV1707，可以在合成爐緊急滅爐，氫氣系統(tǒng)出現(xiàn)憋壓時(shí)，通過調(diào)節(jié)該閥門的開度，排放適量氫氣的方式，穩(wěn)定電解系統(tǒng)運(yùn)行和氫氣系統(tǒng)壓力。

　　3改造后的工藝運(yùn)行注意事項(xiàng)

　　氯氫系統(tǒng)改造后，電解系統(tǒng)氯氫壓力、壓差問題得到顯著改善，且操作方便，安全系數(shù)高。但同時(shí)也并不能完全排除安全隱患，需要注意以下操作注意事項(xiàng)。

　　3.1倒氯氣泵

　　(1)禁止摘除運(yùn)行中的氯氣泵出口切斷閥以及氯氣回流調(diào)節(jié)閥，以保證倒用氯氣泵時(shí)氯氣總管壓力的穩(wěn)定。(2)由DCS遠(yuǎn)程控制人員與現(xiàn)場(chǎng)人員配合完成倒用氯氣泵作業(yè)。DCS操作人員負(fù)責(zé)打開氯氣泵出口自動(dòng)切斷閥，在現(xiàn)場(chǎng)人員確認(rèn)后，再打開氯氣自動(dòng)切斷閥前后的手動(dòng)閥，最后送電開啟氯氣泵。(3)確保現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)，替換泵與運(yùn)行泵開閥與關(guān)閥幅度一致[2]，確保DCS遠(yuǎn)程控制人員全程使用PICV1703回流閥調(diào)節(jié)氯氣總管壓力，保持壓力穩(wěn)定。(4)完成倒泵作業(yè)后，開啟運(yùn)行泵聯(lián)鎖，解除停用氯氣泵聯(lián)鎖。

　　3.2倒氫氣泵

　　(1)倒氫氣泵操作雷同倒氯氣泵操作，禁止摘除運(yùn)行中的氫氣泵出口切斷閥以及氫氣回流調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖。(2)現(xiàn)場(chǎng)操作人員在打開倒用氫氣泵出口閥時(shí)，要盡量平緩小心，防止倒壓。DCS操作人員在打開倒用氫氣泵自動(dòng)切斷閥后，要立即啟動(dòng)倒用變頻氫氣泵，由現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行確認(rèn)。(3)根據(jù)氫氣壓力逐漸提升倒用泵變頻。倒用泵變頻達(dá)到15~18Hz時(shí)，放慢提升速度，同時(shí)緩慢降低運(yùn)轉(zhuǎn)泵變頻。當(dāng)?shù)褂帽米冾l穩(wěn)定運(yùn)行后，停用氫氣泵保證頻率為0時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)操作人員迅速關(guān)閉氫氣泵出口閥，DCS操作人員立即關(guān)閉停用泵的出口自動(dòng)切斷閥，由現(xiàn)場(chǎng)人員確認(rèn)是否關(guān)閉到位，并告知DCS操作人員及調(diào)度人員。(4)在調(diào)節(jié)變頻期間，要始終保持對(duì)氫氣回流閥的調(diào)節(jié)操作，確保氫氣壓力的穩(wěn)定。

　　4結(jié)語

　　離子膜電解槽的推廣應(yīng)用推動(dòng)了中國氯堿工業(yè)的發(fā)展。自動(dòng)化控制對(duì)于生產(chǎn)安全以及減少人力成本的作用越發(fā)凸顯出來。氯氫處理工藝自動(dòng)化的改造進(jìn)程需要與時(shí)俱進(jìn)，順應(yīng)科技進(jìn)步以及行業(yè)安全穩(wěn)定發(fā)展的需要，因此需要相關(guān)人員不斷積累生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提升改造和操作技能。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]王飛.探究氯氫系統(tǒng)與氯化氫合成的工藝優(yōu)化控制.石河子科技，2017(01)：34-36.

　　[2]楊玲玲.氯氫處理的工藝改進(jìn)及運(yùn)行注意事項(xiàng).化工管理，2015(26)：229.

　　作者：唐婷 單位：廣西柳化氯堿有限公司