盧建國(guó)，朱 琳

（內(nèi)蒙古億利化學(xué)工業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯014300）

內(nèi)蒙古億利化學(xué)工業(yè)有限公司聚氯乙烯生產(chǎn)能力為50 萬(wàn)t/a，轉(zhuǎn)化工序降膜吸收器和水洗塔副產(chǎn)的32%的飽和鹽酸，經(jīng)鹽酸脫吸工序常規(guī)脫吸后，產(chǎn)生的氯化氫氣體經(jīng)由轉(zhuǎn)化器回收利用合成氯乙烯。產(chǎn)生的稀酸經(jīng)降膜吸收器吸收成32%的飽和鹽酸送到鹽酸脫吸工序循環(huán)利用，多余的鹽酸作為商品酸出售。鹽酸脫吸工序和氯堿系統(tǒng)配套設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)為雙線，于2015 年4 月正式投產(chǎn)，經(jīng)過(guò)近幾個(gè)月的運(yùn)行，目前生產(chǎn)平穩(wěn)，達(dá)到了預(yù)期目的。

1 鹽酸脫吸工藝介紹

在電石法聚氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中，需用氯乙烯為原料進(jìn)行聚合反應(yīng)生成聚氯乙烯，氯乙烯由乙炔和氯化氫在轉(zhuǎn)化器中通過(guò)合成反應(yīng)制備。氯化氫通過(guò)2 種方式制備，一種是通過(guò)氫氣和氯氣在氯化氫石墨合成爐中制備；另一種是通過(guò)鹽酸脫吸制備。該公司氯化氫主要通過(guò)前一種方式直送，鹽酸脫吸做輔助。

1.1 鹽酸脫吸原理

脫吸是吸收的逆過(guò)程，屬于物理變化過(guò)程，是利用氯化氫在水中的溶解度隨溫度的升高而降低的原理進(jìn)行，來(lái)自再沸器的鹽酸氣液混合物在解吸塔中與塔頂噴淋下來(lái)的濃鹽酸逆流接觸，進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，因液相中氯化氫分壓大于氣相中氯化氫分壓，利用水蒸氣的汽化潛熱使?jié)恹}酸中氯化氫脫吸出來(lái)，得到純度較高的氯化氫氣體。

1.2 鹽酸脫吸工藝流程

濃鹽酸（31%）自VCM 裝置副產(chǎn)鹽酸泵來(lái)，鹽酸首先經(jīng)濃酸預(yù)熱器預(yù)熱到60～70 ℃，打至石墨制填料解吸塔，從塔頂經(jīng)分布器噴淋而下，在塔中和來(lái)自再沸器的稀鹽酸氣液混合物相遇，進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)，解吸出HCl 氣體。含水蒸氣的HCl 氣體從塔頂出來(lái)經(jīng)石墨制氯化氫一級(jí)冷凝器，用循環(huán)水將HCl 氣體冷卻，然后再經(jīng)石墨制氯化氫二級(jí)冷凝器用低溫水（0 ℃）冷凍脫水后進(jìn)入汽水分離器進(jìn)一步將氯化氫氣體中的水分離出來(lái)。 分離后的干燥的HCl 氣體送至混合脫水工序， 分離出的濃酸進(jìn)入氣水分離器， 用濃鹽酸泵打至解吸塔頂做為回流液與塔底上升的蒸汽進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)。 由塔底得到的稀酸，一部分流入再沸器以產(chǎn)生稀酸混合物，另一部分進(jìn)入石墨制鹽酸預(yù)熱器給進(jìn)塔的濃鹽酸預(yù)熱，再經(jīng)石墨稀酸冷卻器冷卻至常溫后回到稀酸儲(chǔ)槽。20%左右的稀酸作為吸收劑再次進(jìn)入氯乙烯酸吸收系統(tǒng)增濃制成31%濃鹽酸，供循環(huán)使用，流程見(jiàn)圖1。

圖1 鹽酸脫吸工藝流程示意圖

1.3 鹽酸脫吸工藝指標(biāo)控制情況

1.3.1 再沸器頂部溫度

110～120 ℃，壓力一定的情況下，當(dāng)鹽酸的濃度不隨溫度變化的時(shí)候稱為恒沸酸，把再沸器溫度控制在110～120 ℃也是基于恒沸酸考慮的。在壓力小于67 kPa 時(shí)， 恒沸酸的濃度在20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）左右，避免太多水分帶出，進(jìn)而增大冷卻的熱負(fù)荷，同時(shí)，綜合考慮石墨再沸器材質(zhì)的耐壓和耐溫程度，溫度控制在110～120 ℃，蒸汽壓力控制在200～300 kPa，保證再沸器的使用壽命。

1.3.2 解吸塔出口壓力

控制在70 kPa 左右，壓力增大塔頂溫度上升，導(dǎo)致冷凝酸量增大，增加系統(tǒng)熱負(fù)荷；壓力過(guò)大加大再沸器出口溫度，增加解吸濃鹽酸所需熱量，并加大蒸汽壓力增大設(shè)備負(fù)荷。

1.3.3 解吸塔塔頂溫度

解吸塔塔頂溫度控制在89～92 ℃，圖2 是塔頂溫度和冷凝酸量的關(guān)系圖。

從圖2 中可以看出，氣體出口溫度越高，冷凝酸量越大，降低了氯化氫的產(chǎn)量，雖然冷凝酸可以被重新解吸，但增大了熱負(fù)荷；相反，溫度過(guò)低，由于解吸時(shí)所需的熱量得不到充分的供給，致使解吸不完全。當(dāng)塔頂溫度降低時(shí)，增大塔頂濃酸的加入量或降低再沸器的出口溫度，都會(huì)導(dǎo)致稀酸濃度大幅度上升，解吸效果明顯降低。當(dāng)解吸塔出口氣體溫度在89～92 ℃時(shí)，再沸器出口溫度在110～120 ℃，塔底循環(huán)酸濃度接近于該壓力下恒沸酸濃度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.5%～20.5%），冷凝酸量不多，脫吸效率最高可達(dá)到98%以上。

圖2 塔頂溫度和冷凝酸量的關(guān)系圖

1.3.4 稀酸濃度

控制在19%～22%，在此操作條件下，只有嚴(yán)格保持稀酸濃度，才能使解吸效率最高。

2 鹽酸脫吸運(yùn)行情況及效益分析

2.1 鹽酸脫吸運(yùn)行情況

（1）運(yùn)行數(shù)據(jù)。

該裝置自2015 年4 月運(yùn)行以來(lái)，各工藝指標(biāo)控制在正常范圍內(nèi)，單線氯化氫產(chǎn)量6月達(dá)到912 t，濃酸處理能力6 月達(dá)到2 849 t，稀酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在19%～22%，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

（2）開(kāi)車后主要存在的問(wèn)題。

由于高溫條件下鹽酸腐蝕性極強(qiáng)，玻璃鋼設(shè)備及管件經(jīng)常泄漏，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；圓塊孔石墨換熱設(shè)備墊片在高溫條件下易老化，滲漏頻繁。

表1 2015年4-6月鹽酸脫吸裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)（雙線） t

2.2 鹽酸脫吸效益分析

鹽酸脫吸開(kāi)車后，通過(guò)近幾個(gè)月的運(yùn)行可以明顯看出：

（1）脫吸氯化氫純度高，可達(dá)到99.9%以上。雜質(zhì)含量低，提高了反應(yīng)物濃度，合成反應(yīng)轉(zhuǎn)化率提高，增加了收率，降低了成本；

（2）脫吸氯化氫不含游離氯，避免了游離氯遇到乙炔發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)，引起混合器溫度升高，甚至爆炸的風(fēng)險(xiǎn)；

（3）增加氯化氫通量或高純鹽酸產(chǎn)量；

（4）降低工業(yè)水消耗量。工業(yè)水由原來(lái)脫吸未開(kāi)車時(shí)3 t/h 降低到0.8 t/h；

（5）副產(chǎn)酸量減少。外售副產(chǎn)酸由脫吸未開(kāi)車時(shí)每月5 398 t 降低到2 100 t。

3 鹽酸脫吸裝置存在的問(wèn)題

由于該公司脫吸裝置只是為回收副產(chǎn)酸設(shè)計(jì)的，氯乙烯裝置所需氯化氫大部分需燒堿合成爐直送，因此無(wú)法徹底解決氯化氫純度低，游離氯等實(shí)際問(wèn)題。副產(chǎn)酸中含有有機(jī)物雜質(zhì)，這部分雜質(zhì)不宜脫吸，往往會(huì)吸附在石墨管壁上，使傳熱傳質(zhì)效果大為下降。

常規(guī)脫吸雖然綜合能耗較低，但由于共沸現(xiàn)象的存在， 尚有20%左右的稀酸還沒(méi)有徹底脫吸利用，導(dǎo)致氯化氫的利用率較低，這是常規(guī)脫吸工藝無(wú)法解決的難題，需采用深度脫吸工藝才能實(shí)現(xiàn)。鹽酸深度脫吸在質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%左右的鹽酸中加入40%CaCl2溶液，打破三元共沸點(diǎn)，使HCl 從中游離出來(lái)，可使鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)從20%降至1%以下。

常規(guī)脫吸由于還有一部分稀酸產(chǎn)生，副產(chǎn)酸中的汞含量得到濃縮，汞含量增加到一定程度，需定期稀釋，所以沒(méi)有徹底解決汞污染問(wèn)題。深度脫吸氯化氫基本得到全部利用，稀鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.7%返回到吸收系統(tǒng)循環(huán)利用，這樣可以有效解決含汞鹽酸銷售難、污染環(huán)境等問(wèn)題。

4 結(jié)論

常規(guī)脫吸工藝從技術(shù)角度看是成熟的，雖然部分方面無(wú)法和深度脫吸相提并論，但在緩解副產(chǎn)鹽酸銷售壓力、調(diào)節(jié)氯化氫通量、調(diào)節(jié)高純酸產(chǎn)量等方面的作用顯著。

［1］鄭石子.聚氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程及操作［J］.北京科學(xué)技術(shù)出版社，1993，（1）：38.