[实用新型]PVC生产中氯气和氯化氢的检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及气体在线检测，特别涉及一种PVC生产中氯气和氯化氢的检测装置。

背景技术

PVC(Polyvinylchlorid，主要成分是聚氯乙烯)是一种很重要的塑料，应用也很广泛，其生产主要分三个步骤：

氯气和氢气反应生成氯化氢；

氯化氢与乙炔反应生成氯乙烯；

氯乙烯经聚合反应后生成聚氯乙烯。

在目前的生产工艺中，氯气和氢气的反应往往不充分，氯化氢中还含有一些未经反应的或过量的氯气，这会给PVC生产带来严重影响：在氯乙烯反应炉内，氯化氢中的氯气会与乙炔发生剧烈反应，生成不稳定、易分解的氯乙炔，氯乙炔又分解生成氯化氢和碳，在反应过程中释放出大量的热量，导致爆炸燃烧事故，此类事故易发、频发，对装置的安全生产和稳定运行造成了很大的威胁。

为了防止爆炸事故的发生，可以采用如下解决方案：在合成氯化氢气体时，向反应炉内通入过量的氢气，减少反应炉内氯气的残余量；这样，进入氯乙烯反应炉中的氯化氢中不再含有氯气。这种解决方案在一定程度上防止了爆炸事故的产生，但降低了氯化氢气体的合成率，并浪费了大量的氢气，同时也降低了氯化氢气体的纯度。这也是许多企业不愿采用这种技术的原因。

基于以上原因，就有必要实时监测氯化氢、氯气的浓度，进而去调整PVC的生产工艺，对PVC的生产有重要的指导意义。

中国专利CN101210900A公开了一种氯化氢合成过程中游离氯在线检测工艺与装置，应用在PVC生产中。检测的基本原理为：将氯化氢反应炉中的氯化氢通过取样口和阀门进入检测装置内，检测装置内装有电解液和电极。当氯化氢气体中含有微量氯气时，在电极间产生的电位超过基准电位，电位差信息送至DCS，通过DCS发出警报，并自动增大氯化氢生产时氢气的输入量或减小氯气的输入量，以消除氯化氢气体中的过量或未反应的氯气。

上述检测技术能够在线检测氯化氢气体中是否包含氯气，但还存在诸多不足，如：

1、上述检测技术只是一种定性分析技术，只能检测氯化氢气体中是否含有氯气，并不能实时测量氯化氢中氯气的浓度，也不能测量氯化氢的浓度，对PVC生产的指导意义并不大。

2、响应时间长，不能实现实时检测，测量结果滞后严重，对生产安全预警和工业生产控制提供的帮助很有限。

3、测量成本高

氯化氢气体中通常含有一定量的水蒸气，氯化氢气体在水蒸气的环境下具有强腐蚀性；而且，在取出并测量的过程中，取样气体的温度处于常温，气体中的水蒸气会冷凝为液态水，氯化氢气体溶于液态水形成具有强烈腐蚀性的盐酸。因此，检测装置容易被腐蚀坏，显著地降低了检测装置的使用寿命。

每次检测后都要更换电解液，还需使用水去清洗电极，提高了测量成本。

4、每次检测后排出的电解液污染环境。

目前，基于OMA(Optical Multi-channel spectral Analysis)技术的分光光谱气体分析仪应用在气体测量中，如石化化工、污染源排放监测、大气环保监测等领域中的气体浓度测量。

OMA技术的基本原理为：以具有一定波长范围的光作为测量光，测量光穿过待测气体，并在特定波段被吸收；采用分光技术，对被吸收的光光进行分光，获取对应各波长的多通道光谱能量序列；分析测量光在选定波段的吸收，利用比尔-朗伯定律得到待测气体的浓度等参数。OMA技术具有诸多优点，如：响应时间很短，可以达到毫秒级，可以实现实时、连续测量；可以同时测量多个气体组分，动态范围大，支持自动量程切换；测量精度高。

目前，在应用OMA技术测量HCl中，如污染源排放中HCl的监测，选择的吸收波段通常在185-200nm范围内。

在应用OMA技术测量Cl₂中，如大气环保中Cl₂的监测，选择的吸收波段通常在270-450nm范围内。

在氯碱行业的PVC生产工艺中，需要实时分析HCl及微量Cl₂的浓度，然而测量环境较为恶劣：

1、由于微量水的存在，测量气有强烈腐蚀性；

2、待测气体HCl和Cl₂浓度差异极大，HCl浓度范围在86～96％，而Cl₂浓度仅若干ppm。

为了同时测量PVC生产工艺中HCl及微量Cl₂的浓度，申请人使用了基于OMA技术的分光光谱气体分析仪，并且还使用185-450nm内的测量光；但在应用当中，出现了诸多技术难点，如：