趙二輝

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北唐山063305）

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司燒堿產(chǎn)能50萬(wàn)t/a，擁有3套燒堿及氯化氫合成生產(chǎn)裝置，氯化氫合成工序配套的鹽酸生產(chǎn)裝置采用兩級(jí)降膜吸收+尾氣塔吸收+風(fēng)機(jī)的吸收流程，2018年32%商品鹽酸生產(chǎn)量達(dá)到20萬(wàn)t。鹽酸生產(chǎn)過(guò)程中也暴露出影響環(huán)保及安全的問(wèn)題，這些問(wèn)題制約著企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，借鑒同行經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合設(shè)計(jì)院優(yōu)化改造現(xiàn)有生產(chǎn)裝置，效果顯著。

1 工藝流程簡(jiǎn)介

合成爐制備的氯化氫氣體經(jīng)冷卻后主要送往下游工序制取氯乙烯，部分直接制備一定濃度的鹽酸。在制備鹽酸時(shí)，氯化氫氣體進(jìn)入降膜吸收器，自下而上逐級(jí)進(jìn)入一級(jí)降膜吸收器、二級(jí)降膜吸收器及尾氣吸收塔，未被吸收的尾氣由風(fēng)機(jī)排空；吸收水經(jīng)吸收水泵加壓后送入尾氣吸收塔，自上而下逐級(jí)進(jìn)入尾氣吸收塔、二級(jí)降膜吸收器、一級(jí)降膜吸收器，在降膜吸收器內(nèi)氯化氫與吸收水順向接觸，氯化氫分子越過(guò)氣、液兩相界面向水中擴(kuò)散生成鹽酸，吸收水依次經(jīng)過(guò)二級(jí)降膜吸收器、一級(jí)降膜吸收器，濃度逐漸升高，在一級(jí)石墨吸收器底部生成高純鹽酸。常規(guī)高純鹽酸生產(chǎn)工藝流程示意圖見(jiàn)圖1。

2 生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題

2.1 鹽酸生產(chǎn)裝置局部氫氣聚集

在氯化氫合成時(shí)氯氣和氫氣的配比是1∶（1.05～1.1），為保證氯氣能夠充分反應(yīng)正常控制氫氣過(guò)量。在鹽酸的生產(chǎn)過(guò)程中，由于石墨吸收器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及氫氣的特性，一級(jí)降膜吸收器、二級(jí)降膜吸收器上氣室是形成氫氣聚集的高濃度聚集區(qū)，這些氫氣的聚集給安全生產(chǎn)造成潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 工業(yè)鹽酸生產(chǎn)工藝流程示意圖

2.2 氯化氫吸收不充分

該公司在2014年檢修四期合成爐A時(shí)，外供氯乙烯工序的氯化氫閥門(mén)發(fā)生內(nèi)漏，主管氯化氫泄漏進(jìn)入吸收系統(tǒng)，造成吸收系統(tǒng)尾氣排放氯化氫超標(biāo)。按漏入的氯化氫等比例加注吸收水吸收，開(kāi)始吸收水混入比例過(guò)高導(dǎo)致下酸濃度偏低，后來(lái)調(diào)節(jié)吸收水混入比例與氯化氫同比例，結(jié)果造成下酸溫度超標(biāo)，氯化氫不能被有效吸收，且仍有氯化氫尾排，造成環(huán)境污染。

2.3 尾氣含水超標(biāo)

四期氯化氫合成生產(chǎn)線2012年投用，制酸產(chǎn)生的尾氣使用風(fēng)機(jī)進(jìn)行排空，在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)進(jìn)口管線及風(fēng)機(jī)本體產(chǎn)生積水，積水外漏造成環(huán)境污染，積水過(guò)多時(shí)風(fēng)機(jī)發(fā)生過(guò)載。在冬季尾氣排放阻火器因?yàn)榉e水過(guò)多發(fā)生上凍的現(xiàn)象，為保證正常生產(chǎn)只能使用蒸汽對(duì)上凍部位進(jìn)行加熱。給安全生產(chǎn)造成了很大的被動(dòng)。

2.4 成品鹽酸含游離氯

在開(kāi)車初期或氯化氫過(guò)氯的情況下，所制得的鹽酸含有游離氯。電解崗位使用螯合樹(shù)脂進(jìn)行二次鹽水精制，使用一段時(shí)間后需要進(jìn)行酸再生，該樹(shù)脂對(duì)鹽酸中游離氯的含量要求為零。這部分含有游離氯的酸如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，會(huì)造成螯合樹(shù)脂中毒失效。

3 改進(jìn)措施及實(shí)施效果

3.1 增加氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置

從一級(jí)、二級(jí)降膜吸收器氣相進(jìn)口處增加充氮?dú)夤芫€，在生產(chǎn)鹽酸過(guò)程中及做酸結(jié)束后，通過(guò)向吸收器內(nèi)通入氮?dú)鈱粼诮的の掌黜敳康臍錃庵脫Q出去將頂部含氫控制在了安全范圍內(nèi)。自從進(jìn)行改進(jìn)以來(lái)，該公司生產(chǎn)鹽酸系統(tǒng)一直安全運(yùn)行。石墨吸收器氮?dú)獗Ｗo(hù)工藝流程示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 石墨吸收器氮?dú)獗Ｗo(hù)工藝流程示意圖

3.2 稀釋氯化氫濃度

石墨合成爐配套的鹽酸吸收系統(tǒng)設(shè)計(jì)按合成爐30%～110%的吸收彈性區(qū)間給定，此區(qū)間內(nèi)氯化氫90%在第一級(jí)降膜石墨吸收器中完成吸收，若超出彈性范圍不論是過(guò)低、過(guò)高均會(huì)出現(xiàn)下酸溫度高、下酸濃度低、導(dǎo)致氯化氫不能完全被吸收。該公司在一級(jí)降膜吸收器和二級(jí)降膜吸收器氣相進(jìn)口通入適量的氮?dú)猓枚栊詺怏w稀釋氯化氫，降低混合氣體中氯化氫的主含量，延長(zhǎng)氯化氫在吸收器內(nèi)的吸收流程，充分利用二級(jí)降膜吸收器及尾氣塔與吸收水接觸，增加接觸時(shí)間，增加換熱效率，提高氯化氫的吸收率。

通過(guò)改進(jìn)，該公司鹽酸生產(chǎn)裝置尾氣排放氯化氫含量為0，殘留在膜吸頂部過(guò)量的氫氣均被排出，既保證了產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量，又避免了出現(xiàn)安全和環(huán)保事故。

3.3 改進(jìn)吸收水加入位置

針對(duì)尾氣含水量大的問(wèn)題，該公司前期進(jìn)行過(guò)2次改進(jìn)。2013年將3#吸收裝置尾氣吸收塔出口安裝填料濾棉，結(jié)果含水嚴(yán)重，造成出口堵塞現(xiàn)象嚴(yán)重。

2014年改變進(jìn)水模式，6#吸收裝置由二級(jí)石墨吸收器進(jìn)水，制備鹽酸：風(fēng)機(jī)本體、風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管道無(wú)帶水跡象。通過(guò)2次改進(jìn)，判斷為尾氣吸收塔頂加水點(diǎn)距離風(fēng)機(jī)近且缺乏有效濾水裝置所導(dǎo)致。2017年初將原注水管線分成兩支，主加水管線改為二級(jí)石墨吸收器進(jìn)口，輔助加水由尾氣塔中段注入并在此管線上安裝限流孔板防止水量過(guò)大。在原尾氣吸收塔基礎(chǔ)上增加輔助填料層 （單塔填充高度0.6 m左右）拉西瓷環(huán)規(guī)格ID16～L16 mm。

通過(guò)改進(jìn)，生產(chǎn)鹽酸裝置尾氣含水正常。既保證了生產(chǎn)鹽酸系統(tǒng)穩(wěn)定高效的運(yùn)行，又避免了出現(xiàn)安全環(huán)保問(wèn)題。尾氣吸收塔注水管線改造前后工藝流程示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 尾氣吸收塔注水管線改造工藝流程示意圖

3.4 增加游離氯在線檢測(cè)儀

為保證能夠在第一時(shí)間檢測(cè)出游離氯并及時(shí)采取措施，在一級(jí)降膜吸收器下酸出口安裝了游離氯在線檢測(cè)儀，通過(guò)該檢測(cè)儀對(duì)鹽酸進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。為能夠?qū)⒑坞x氯的鹽酸進(jìn)行分離，在出口安裝了三通閥。合格的鹽酸通過(guò)此三通閥下酸至3V-704儲(chǔ)罐，含有游離氯的鹽酸通過(guò)三通閥進(jìn)行轉(zhuǎn)換下酸至3V-706儲(chǔ)罐，然后通過(guò)加入還原劑亞硫酸鈉將游離氯去除。

通過(guò)此項(xiàng)改進(jìn)，能夠在第一時(shí)間將問(wèn)題鹽酸進(jìn)行分離并處理，保證了鹽酸的質(zhì)量。對(duì)螯合樹(shù)脂再生及其他使用高純鹽酸的需求客戶提供了保障。

4 結(jié)語(yǔ)

高純鹽酸生產(chǎn)作為氯堿行業(yè)耗氯產(chǎn)品之一，雖然生產(chǎn)規(guī)模不大，但在安全及環(huán)保形勢(shì)的影響下如何能夠高效穩(wěn)定的運(yùn)行值得深入研究，從生產(chǎn)原理上掌控生產(chǎn)過(guò)程，采用科學(xué)化的細(xì)化管理，確保在保證安全、環(huán)保的前提下，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。