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        干燥氯化氫含水量的控制與研究

        2017-03-09 01:25:03張波謝鵬楊茂勤
        氯堿工業(yè) 2017年10期
        關(guān)鍵詞:酸霧氯化氫含水

        張波, 謝鵬,楊茂勤

        (陜西北元化工集團有限公司,陜西 榆林 719319)

        陜西北元化工集團有限公司化工分公司(以下簡稱“北元化工”)是一家擁有110萬t/a聚氯乙烯、80萬t/a燒堿的大型氯堿企業(yè)。由于國家對高耗能企業(yè)的要求越來越嚴格,北元化工于2015年正式淘汰了隔膜法燒堿生產(chǎn)單元,原以隔膜法裝置氯化氫為原料的10萬t/a聚氯乙烯裝置改為采用離子膜法燒堿裝置中的氯化氫氣體為原料。由于要進行長距離輸送,因此氯化氫壓力必須達到輸送要求;另外,為節(jié)省投資成本,氯化氫長距離輸送管道為碳鋼材質(zhì),為避免腐蝕,氯化氫含水必須嚴格控制。

        1 氯化氫干燥工藝流程

        北元化工氯堿分廠氯化氫干燥裝置是向10萬t/a聚氯乙烯裝置輸送合格氯化氫氣體的局部裝置,干燥工藝流程如圖1所示。

        從氯化氫合成工序來的濕氯化氫氣體先經(jīng)氯化氫冷卻器,再經(jīng)過氯化氫深冷卻器用冷凍鹽水冷卻到約-14 ℃后進入氯化氫酸霧捕集器,捕集氯化氫氣體中的冷凝水滴。然后經(jīng)過氯化氫加熱器,用循環(huán)水將氯化氫氣體預(yù)熱到≥10 ℃,進入一級填料干燥塔與濃硫酸接觸進一步除去水分;除去水分的氯化氫進入組合式干燥塔繼續(xù)除水。組合式干燥塔上部是泡罩結(jié)構(gòu),下部是填料結(jié)構(gòu)。氯化氫先進入填料結(jié)構(gòu),其中的濃硫酸來自泡罩結(jié)構(gòu),質(zhì)量分數(shù)為93%~98%,濃硫酸經(jīng)填料結(jié)構(gòu)吸水后,濃度降低,從填料結(jié)構(gòu)出來的稀酸送至氯氫處理稀硫酸儲罐;隨后氯化氫進入泡罩結(jié)構(gòu),用98%濃硫酸繼續(xù)干燥,干燥后的氯化氫氣體(要求氯化氫含水質(zhì)量分數(shù)≤1.0×10-4)經(jīng)硫酸酸霧捕集器除去酸霧后并入氯化氫壓縮機,壓縮后的氯化氫壓力0.1~0.2 MPa,經(jīng)氯化氫緩沖罐后送至VCM生產(chǎn)裝置。

        2 問題

        該裝置從2015年6月開車以來,輸送給10萬t/a聚氯乙烯裝置的氯化氫氣體含水質(zhì)量分數(shù)一直達不到工藝要求的≤1.0×10-4。氯堿分廠經(jīng)過多次排查,到目前仍未發(fā)現(xiàn)指標(biāo)超標(biāo)的具體原因,因此建議對指標(biāo)進行變更。具體排查方法如下。

        圖1氯化氫干燥工藝流程示意圖

        Fig.1Processflowdiagramofhydrogenchloridedrying

        3 內(nèi)部排查過程

        3.1 分析誤差的排除

        采用幾種分析方法分析氯化氫中水的含量,結(jié)果如表1所示。

        表1 采用幾種分析方法所得的氯化氫中水分的含量

        由表1可得:①不管采用何種分析方法,干燥后的氯化氫含水指標(biāo)均大于1.0×10-4,可以判斷出分析方面不存在問題,也就是分析是準(zhǔn)確的;②從分析數(shù)據(jù)的波動性來看儀器分析法較其他3種分析法準(zhǔn)確。

        3.2 運行數(shù)據(jù)檢測排除

        通過對氯化氫干燥工藝過程中涉及的過程指標(biāo)跟蹤分析,得出以下結(jié)論:從2017年的1—6月,所有指標(biāo)均在控制范圍,并且波動較小(如表2所示)。由于正常運行時各設(shè)備處的壓力保持穩(wěn)定,波動很小,故不作分析。

        表2 各部位檢測數(shù)據(jù)Table 2 Detection data of each part ℃

        3.3 設(shè)備排查[1]

        通過對石墨冷卻器、加熱器、酸霧捕集器、填料塔、泡罩塔等設(shè)備進行排查,均未發(fā)現(xiàn)異常,具體排查情況如表3所示。

        表3 設(shè)備檢查情況

        3.4 硫酸消耗數(shù)據(jù)排查

        2016年7月—2017年6月干燥氯化氫耗硫酸量與平均每月的氯化氫含水量檢測數(shù)據(jù)如表4所示。

        表4 硫酸消耗量與氯化氫含水量檢測數(shù)據(jù)

        表4數(shù)據(jù)表明:無論氯化氫干燥系統(tǒng)耗硫酸量大小,氯化氫干燥含水質(zhì)量分數(shù)始終在(1.239 7~1.438 1)×10-4。可以得出,進塔硫酸量和干燥氯化氫含水沒有線性關(guān)系。

        通過上述4方面的排查,未發(fā)現(xiàn)氯化氫干燥系統(tǒng)的異常情況,也就是上述原因并不是導(dǎo)致氯化氫含水指標(biāo)超標(biāo)的原因。

        4 設(shè)備及管道的腐蝕情況

        4.1 設(shè)計指標(biāo)的初衷

        氯化氫壓縮機采用三級壓縮,氯化氫壓縮機附帶的技術(shù)協(xié)議要求氯化氫含水指標(biāo)控制在≤1.0×10-6,其主要原因是為防止氯化氫含水量增大對壓縮機葉輪、軸承造成腐蝕。另一方面由于輸送氯化氫的管道為碳鋼材質(zhì),氯化氫含水量增加會對氯化氫干燥送氣管線造成腐蝕。

        4.2 氯化氫壓縮機實際運行情況

        氯化氫干燥出口從2015年6月運行至今含水指標(biāo)一直為(1.2~1.5)×10-4。不管是氯化氫壓縮機還是輸送氯化氫的管道,運行至目前,從檢查的情況看,并無腐蝕情況。2017年6月,檢修人員和廠家對氯化氫壓縮機葉輪、軸進行了檢查,結(jié)果如圖2所示。

        從圖2可以看出:氯化氫壓縮機內(nèi)部零部件并無腐蝕情況。

        4.3 送氣外管檢查情況

        氯化氫干燥工序2015年6月開始向10萬t/a聚氯乙烯裝置送氣,輸送管線材質(zhì)為碳鋼,設(shè)計壁厚為5 mm。運行2年后,檢查氯化氫送氣管線內(nèi)部無腐蝕(如圖3所示,2017年6月15日攝),采用測壁厚儀器檢測管線厚度為4.7~4.8 mm。因此氯化氫干燥后含水質(zhì)量分數(shù)控制在(1.2~1.5)×10-4對長距離輸遂管線無影響。

        圖2 壓縮機葉輪、軸的腐蝕情況

        圖3 輸送管線檢查情況

        從上述3方面的分析情況可以得出,<1.0×10-4的控制范圍存在一定的偏差或不合理。

        5 結(jié)論

        綜合上述排查內(nèi)容,可以得出:把干燥氯化氫含水的指標(biāo)控制在1.0×10-4以下是不合理的,也是不能實現(xiàn)的。應(yīng)把干燥氯化氫含水指標(biāo)由≤1.0×10-4變更為≤1.5×10-4。

        [1] 平述煌,曾亞龍,李俊朝,等.影響氯化氫含水量的主要因素及其控制措施[J].氯堿工業(yè),2014,50(8):29-31.

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