综合法制备二氧化氯过程中的分解原因及应对措施_徐萃声

2019年10月工艺管控综合法制备二氧化氯过程中的分解原因及应对措施徐萃声刘良青黄丙贵（广西博世科环保科技股份有限公司，广西南宁530007）摘要：综合法二氧化氯制备系统二氧化氯分解会导致制备工序生产暂停，打破整个系统的生产平衡，造成二氧化氯得率下降，原辅材料消耗升高。文章主要介绍了综合法制备二氧化氯过程中二氧化氯分解的机理、原因以及减少及避免二氧化氯分解的应对措施，提高生产的连续稳定性，降低消耗。关键词：二氧化氯；分解；原因；措施综合法制备二氧化氯具有：生产成本低，无固体物产生，无需外购氯酸钠、盐酸，对于本身有氯碱装置的浆厂，能达到更好的氯碱平衡等优点，因此国内外许多大型的制浆造纸厂都采用该工艺制备二氧化氯。综合法是以系统自制的盐酸、氯酸钠为原料，在-69kPa(g)至-75kPa(g)真空条件下，于立式发生器内反应生成二氧化氯，或在微负压-1.0kPa(g）条件下，于卧式发生器内反应生成二氧化氯。综合法二氧化氯制备系统在建成投产初期、检修复开机初期，均易出现二氧化氯分解的问题，并且有些制浆厂在制备系统长期运行后也会经常发生二氧化氯分解，导致生产无法连续平稳进行，物料消耗高的问题。下面介绍该制备方法常见的二氧化氯分解原因及应对措施。1二氧化氯分解机理在常温常压下，二氧化氯为橙黄色气体，沸点为11℃。气体状态下的二氧化氯不稳定,在气体浓度过高、受热或接触铁锈、油类、木炭等杂质时，极易发生分解甚至爆炸。二氧化氯分解机率与二氧化氯气体分子有效碰撞机率跟成正比。浓度越高，真空度越低，气体分子有效碰撞机率就越高，二氯化氯就越容易分解。ClO2极限分压为13.3kPa(a)，分压超过13.3kPa(a)就会分解生成氯气、氧气，并放出热量[1]。热量会进一步加剧分解。2二氧化氯分解的原因导致二氧化氯分解的原因很多，从本质上可归结为：浓度高、温度高、杂质三大原因。2.1浓度高二氧化氯气体的浓度高低，可以通过二氧化氯气体分压的高低来判断。生产中，要控制二氧化氯气体分压在13.3kPa(a)以下。控制二氧化氯气体分压的措施主要有：一是在二氧化氯发生、冷凝、吸收、洗涤区域建立真空；二是通过蒸汽、空气等介质稀释二氧化氯气体；三是确保系统连续平稳生产，避免二氧化氯生成量突然升高。因此，导致二氧化氯气体分压高的根本原因，要从以上三点进行分析。2.1.1真空度不足若制备系统的真空度不够，发生器内产生的二氧化氯气体无法及时排出，将导致发生器内二氧化氯气体聚集、浓度升高，引起二氧化氯分解。采用立式发生器制备二氧化氯要求真空度-69kPa(g)至-75kPa(g)。真空度不足的原因分析如下。①若使用真空泵，原因可能是真空泵故障，也可能是水环冰水量过大，导致泵内部气腔变小，甚至无气腔，无法吸气；或者水环冰水量不足。若使用真空喷射器形成真空，则可能是蒸汽压力或流量不足，导致真空度降低；也可能有异物进入喷射器，导致蒸汽流通受阻。②局部漏气。漏气点可能从真空发生系统（真空泵、喷射器）开始到二氧化氯吸收洗涤、冷凝器、发生器，整个真空区域的设备、管道、阀门等任何地方。2.1.2稀释介质不足采用立式发生器的制备系统，利用母液蒸发出来的水蒸汽来稀释二氧化氯；采用卧式发生器的制备系统，主要利用空气、弱氯风机返回的氯气来稀释二氧化氯。发生器内必须有足够的稀释气体，使二氧化氯分压低于13.3kPa(a),才能有效避免二氧化氯分解。稀释介质不足的主要原因分析如下。2.1.2.1采用立式发生器①在温度达到要求的情况下，操作人员为节约加热器的蒸汽用量，大幅度减少蒸汽，导致发生器内的水分蒸发量不足。②系统跳停后复开机，操作人员担心发生器内部温度高导致二氧化氯分解，不敢加大蒸汽量，导致蒸发的水蒸汽不足。③在系统联锁设置解除的情况下，当加热器未加蒸汽时即开始投料制备二氧化氯。2.1.2.2采用卧式发生器①操作人员未按工艺要求控制进气量。②进发生器的空气进口被氯酸盐晶体堵塞，导致进气量不足。③稀释空气压缩机出现故障，导致出气压力过低（要求达到70kPa(g)）。④进气管损坏漏气，导致发生器进气量不足。2.1.3二氧化氯生成量过大在真空度、稀释介质量不变的情况下，生成的二氧化氯气体突然升高且分压超过13.3kPa(a)时，二氧化氯会分解。二氧化氯生成量突变的原因分析如下。①立式发生器的母液循环速度下降，导致加入的盐酸与母液反应过于集中。若循环泵使用皮带传动，有可能是皮带松弛导致；也可能是泵腔内有异物堵塞，或其他机械故障。②盐酸加入过大。在提高产量过程中，增加盐酸幅度太大会导致二氧化氯产生量突然升高；或者流量计等仪表失灵，导致流量进入失控。2.2温度高二氧化氯气相温度越高，分子运动越剧烈，碰撞机率增加，分解机率也随之加大。当气相温度超过73℃时，极易发生分解。导致气相温度高的原因，除了二氧化氯分解引