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1、影响 HCL 纯度的因素及提高 HCL 纯度的原因分析摘要：针对氯碱生产和 PVC 生产的特点，主要分析研究 HCL 气体在生成过程中的各影响因素对其纯度高低的原因分析。我公司 HCL合成工段使用的是南通星球石墨的日产 120t/d HCL 气体“二（合成、冷却）合一”石墨合成炉（副产蒸汽 2t/h） ，HCL 气体主要作为PVC 生产的原料气使用。关键词：HCL 纯度 影响因素HCL 气体是 PVC 生产中主要的产品气和原料之一，HCL 纯度的高低直接影响着 PVC 成本和电石的消耗。乌海化工自 2008 年一线离子膜投产运行至今，HCL 纯度随着设备、操作工艺的不断完善及操作经验摸索的积累
2、，经过了几次的调整：由原来的最低 90%提高至最低 92%，现在在系统平稳运行的前提下基本控制在 95%，在提高产量和降低成本消耗等方面取得了一定成效。一、 工艺流程简述：来自一次盐水处理过得精盐水经过树脂塔二次处理合格后，经过盐水高位槽自流进入电解槽进行电解，电解出湿的 H2 和 CL2 送至氯氢处理进行干燥、除杂和加压后，H2 经过氢气分配台后送入合成炉进行燃烧，80%的 CL2 经过氯气分配台先送至液氯工段进行液化，经过液化后的尾氯与来自氯气分配台 20%的原氯在合成工序的氯气缓冲罐进行混合缓冲后再进入合成炉进行燃烧产生合格的 HCL 气体送至后工序用于生产氯乙烯单体或者进入吸收系统用来
3、制作高纯盐酸。二、 影响 HCL 气体纯度的客观原因分析：1、 H2、CL2 纯度的影响：H2 和 CL2 纯度是 HCL 纯度的首要前提。我公司运用的是日本旭化成和德国伍迪两家国际先进的电解槽，产生的 H2 经过氯氢处理除杂干燥后纯度基本可以达到 99.4%以上，而经过液化的进合成炉的尾氯纯度可以达到 97.5%左右。要保证纯度合格，必须严格控制氯氢处理各控制点保证 H2、CL2 含水指标达到要求减少对合成炉灯头的否腐蚀。2、 H2、CL2 压力的影响：为了保证生产安全平稳运行，我们工艺要求进入合成炉的 H2压力不低于 80Kpa 但不大于 85KPa。主要是保证高的 H2 压力可以给操作工
4、争取在 H2 急剧下降的情况下争取调节的时间。而如果 H2压力高于 85Kpa 时， H2 就会在氢气分配台自动排空，造成浪费。CL2 压力运行中我们一般保持在 140Kpa 左右平稳运行，过低 HCL纯度达不到要求太高就会自动走事故氯系统。所以保证 HCL 气体纯度高且安全稳定的另外一个非常主要的前提是 H2、CL2 压力平稳无太大的波动。3、 CL2 与 H2 配比的影响：经处理后合格的 CL2 与 H2 经过流量计、调节阀与切断阀在合成炉石英灯头处进行燃烧生成 HCL 气体。按照理论 CL2 和 H2 完全燃烧是按照摩尔质量 1:1 完全发生反应，而 PVC 实际生产要求 HCL气体中不
5、能含有游离氯（因为微量的游离氯能与乙炔气迅速的发生反应生成具有爆炸性的氯乙炔气体引发事故） ，所以在实际生产中我们要求 H2 过量于 CL2 0.05-0.1 摩尔体积，保证产品气 HCL 中不含有游离氯。在实际操作过程中，需严格要求 DCS 操作工准确熟练地及时根据 H2、CL2 的压力来调节进合成炉的两种气体配比，确保生产安全的前提下保证 HCL 纯度。4、其它原因影响：除了上述提出的主要影响因素外，影响 HCL 纯度的其它因素还有仪表流量计自控阀的准确度和其它工序生产波动等诸多原因。3、提高 HCL 纯度的必要性：要提高 HCL 纯度的基础是在必须保证安全生产允许的前提下进行的。以下仅从
6、理论计算上提高 HCL 纯度方面考虑，可以看出：1、HCL 纯度高低对产量的影响：假设一台合成炉每天可以产 100t HCL 气体 HCL 纯度按照 95%计算：若产 31%的高纯盐酸可以得出100*95%/31% =306.45 t若 HCL 纯度按照 96%计算，可产 31%的高纯盐酸：100*96%/31% =309.68 t则可以看出：纯度提高 1%，31%的高纯盐酸大约可以多产 3.23t，而满负荷 6 台合成炉运行，每天可以多产 31%的高纯盐酸 19.38t。 假设 100t 的 HCL 气体全部送转化生产氯乙烯单体C2H2 + HCL CH2=CH-CL C2H2 与 HCL
7、的反应摩尔比为 1.0：1.05 计算，可以得出100t 的 95%的 HCL 气体可以产 100%的氯乙烯单体：157.4t而 100t 96%的 HCL 气体可以产 100%的氯乙烯单体： 159.06t从以上数据可以得出：单台合成炉 HCL 纯度提高 1%，每小时可以多产 100%的氯乙烯单体 1.66t，而实际满负荷生产中有 6 台合成炉运行，每天可以多产 100%的氯乙烯单体 9.96t。从以上分析可以看出，HCL 纯度每提高 1%，产品产量可以在同样的生产成本下得到大幅度的提高，单耗相应的也得到降低。这不仅在产品产量上取得了效果，而且从同等条件下降低了环境污染，所以在一定程度上提高
8、 HCL 纯度是非常有必要的。4、为提高 HCL 纯度需采取的措施：提高 HCL 纯度增加产量，降低成本可以从主观和客观两方面进行考虑，具体如下：1、提高全员质量、成本消耗意识。从近几个月的运行数据可以看出，班组之间的 HCL 纯度相差较大，部分员工认为只要平稳运行HCL 纯度在要求的指标范围之内，可以不用提高 HCL 纯度。于此我们加大指标考核力度，对 HCL 纯度的最低指标范围提高至93%，正常维持在 94%-96%。2、减小氢气压力、氯气压力波动。我公司电解工段运行的是日本旭化成和德国伍迪国际先进的电解槽，正常情况下氢气和氯气压力波动范围不大，便于操作人员控制。而氯氢处理工序氯压机、氢压
9、机自开产以来，陆陆续续存在设备震动大等原因导致氢气、氯气压力偶有波动。但经过设备技术维修人员的不断摸索和改进，已经取得了小小的成绩，但还需要继续的改进。同时我公司进合成炉主要氯气是经过液化机组的尾氯和来自氯气分配台大约 20%的原氯的混合气，在合成工段的氯气缓冲罐内混合，减少压力波动。3、合成炉的灯头腐蚀是 HCL 纯度不稳定的另一主要因素。氯气和氢气在合成炉三层石英灯头处燃烧生产 HCL 气体，而因灯头腐蚀造成 H2 和 CL2 混合不均匀，影响 HCL 纯度波动。从合成炉换下的灯头可以发现灯头腐蚀严重，而造成腐蚀的主要因素是氢气和氯气含水量大。对此我们从氯氢处理工序严格控制各项温度等指标，
10、降低含水量，同时增加频次对氯氢处理氢气总管的排水次数和新增加合成工段氢气总管的氢气导零。而对于氯气含水我们则严格控制泡罩塔的浓硫酸加入量和出酸浓度，降低氯气含水。4、仪表阀门等其他因素影响。因为我公司处于北方，一到冬天，室外温度低仪表气含水大，仪表阀门和流量计显示差别大，氯气和氢气实际配比与理论值差距大，在系统不稳定的状态下需要不断的检查和调节。针对仪表气含水问题，将在干燥机上分别增加加热桶以减少仪表气含水量。五、总结：综合以上，在保证安全生产平稳的前提下提高 HCL 纯度是增加产量和降低成本的有效途径。同时 HCL 在生产过程中， HCL 纯度越高，对环境造成污染的废气越少，所以提高 HCL 纯度在一定程度上可以减少对人类赖以生存的大气污染。所以在一定程度上提高HCL 纯度是必然趋势。影响 HCL 纯度的因素及提高 HCL纯度的原因分析烧碱事业部惠会青
