顧濤，魯秀秀

(新疆圣雄氯堿有限公司，新疆 吐魯番 838100)

新疆圣雄氯堿有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“圣雄氯堿”)是一家以發(fā)展煤電鹽化為一體的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的現(xiàn)代化氯堿企業(yè)，離子膜法燒堿生產(chǎn)規(guī)模40萬(wàn)t/a，電石法聚氯乙烯生產(chǎn)規(guī)模55萬(wàn)t/a。鹽酸生產(chǎn)裝置在氯堿生產(chǎn)中具有重要的作用，在聚氯乙烯裝置停車(chē)降量或燒堿裝置自用酸量不足時(shí)，須生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31%的高純鹽酸。圣雄氯堿氯化氫吸收裝置采用兩級(jí)降膜吸收，排出的尾氣含量超標(biāo)，不能滿足環(huán)保要求，因此，對(duì)氯化氫吸收工藝進(jìn)行了改造。

1 改造前工藝狀況

1.1 吸收工藝

氯化氫氣體溶于水或者說(shuō)用水吸收氯化氫氣體后生成了鹽酸，用高純水吸收則生成了高純鹽酸。該吸收過(guò)程本質(zhì)上是氯化氫分子越過(guò)氣液兩相界面向水中擴(kuò)散的過(guò)程。圣雄氯堿共有8套氯化氫降膜吸收器，2種吸收系統(tǒng)，其中4套為90 t/d的降膜吸收器(稱(chēng)為“小降膜”)，另外4套為775 t/d的事故降膜吸收器(稱(chēng)為“大降膜”)。裝置采用圓形塊孔式石墨吸收器和尾氣吸收塔組合體，從氯氫處理工序來(lái)的氫氣和氯氣在石墨合成爐經(jīng)過(guò)氫氣、氯氣緩沖罐和阻火器后分別進(jìn)入石墨合成爐燈頭下部，在爐內(nèi)進(jìn)行燃燒；爐體使用循環(huán)純水進(jìn)行冷卻，從石墨合成爐上部出來(lái)的氯化氫氣體由頂部進(jìn)入一級(jí)吸收器，與來(lái)自二級(jí)吸收器的稀酸接觸，生成的成品酸流入鹽酸儲(chǔ)槽；未被吸收的氯化氫氣體由塔下部出來(lái)進(jìn)入二級(jí)吸收器上部，與來(lái)自尾氣吸收塔的稀鹽酸接觸，生成的稀鹽酸進(jìn)入一級(jí)吸收器；未被吸收的氯化氫氣體由塔體下部進(jìn)入尾氣吸收塔下部，與來(lái)自循環(huán)液泵的吸收水(脫鹽水)接觸，生成的稀鹽酸進(jìn)入二級(jí)吸收器中；不能吸收的少量的氮?dú)夂瓦^(guò)量的氫氣經(jīng)阻火器排空。氯化氫在吸收過(guò)程中放出的大量熱能在一級(jí)吸收器和二級(jí)吸收器被循環(huán)水帶走。氯化氫吸收工藝如圖1所示。

1.2 工藝參數(shù)及控制

吸收水吸收氯化氫過(guò)程的關(guān)鍵參數(shù)是鹽酸的濃度、氯化氫的溫度、吸收水的溫度等，具體見(jiàn)表1。

圖1 氯化氫降膜吸收工藝流程圖

表1 吸收氯化氫過(guò)程的關(guān)鍵參數(shù)

Table 1 Key parameters of hydrogen chloride absorption process

參數(shù)要求參數(shù)值增大參數(shù)值減小吸收水溫度≤25 ℃不利于吸收有利于吸收氯化氫溫度35 ℃不利于吸收有利于吸收鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤31%不利于吸收有利于吸收

1.3 鹽酸儲(chǔ)槽尾氣吸收工藝流程

鹽酸儲(chǔ)槽頂部尾氣連接至水力噴射器進(jìn)口處，與來(lái)自循環(huán)液泵的吸收水在水力噴射器內(nèi)部進(jìn)行接觸吸收，利用水力噴射器產(chǎn)生的真空，吸收鹽酸儲(chǔ)槽頂部的氯化氫尾氣，氣水混合物回流至循環(huán)液槽中，不凝氣經(jīng)循環(huán)液槽排空管排入大氣。

2 氯化氫吸收系統(tǒng)存在的問(wèn)題

(1)此工藝采用三級(jí)降膜吸收，在生產(chǎn)正常時(shí)不制酸，所以降膜吸收器中不加入吸收水。由于降膜吸收器材質(zhì)為石墨，長(zhǎng)時(shí)間制酸會(huì)使石墨塊表面的澆灌樹(shù)脂保護(hù)層損壞，導(dǎo)致氯化氫氣體吸附在石墨塊中，在沒(méi)有吸收水循環(huán)時(shí)，石墨塊內(nèi)部及表面的氯化氫氣體逸出，造成尾氣中氯化氫含量高。氯化氫尾氣的直接排放不但造成鹽酸合成爐周?chē)O(shè)備、管線的腐蝕，而且不利于員工的身體健康。

(2)圣雄氯堿循環(huán)液槽連接水力噴射器，隨著吸收水不斷循環(huán)使用，循環(huán)液槽中的脫鹽水pH值最低可達(dá)到1，在降膜吸收器循環(huán)使用時(shí)會(huì)直接影響尾氣吸收塔的吸收效果，造成氯化氫尾氣含量高，尾氣中氯化氫含量的測(cè)量結(jié)果如圖2所示。

(3)圣雄氯堿原設(shè)計(jì)有6臺(tái)101 m3的臥式鹽酸儲(chǔ)槽、12臺(tái)石墨合成爐。離子膜裝置運(yùn)行到后期，離子膜性能下降。為保證離子膜安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)二次精制鹽水工藝參數(shù)控制更加嚴(yán)格，對(duì)高純鹽酸的需求量增大，這樣導(dǎo)致高純鹽酸儲(chǔ)存量增多。根據(jù)生產(chǎn)需要，圣雄氯堿增加2臺(tái)800 m3的鹽酸儲(chǔ)槽，導(dǎo)致原水力噴射器能力不足，使氯化氫尾氣含量超標(biāo)，加快了鹽酸合成周?chē)O(shè)備及管線的腐蝕。

圖2 改造前尾氣中氯化氫含量

3 氯化氫吸收工藝的改造

圣雄氯堿針對(duì)工藝現(xiàn)狀，對(duì)降膜吸收器尾氣吸收裝置和鹽酸儲(chǔ)槽吸收裝置進(jìn)行改造，改造后的工藝流程如圖3。

圖3 改造工藝流程圖

(1)制作1臺(tái)小型PVC尾氣吸收填料塔[2]，氣相入口連接至原尾氣吸收塔氣相出口；氣相出口一端放空，另一端連接至風(fēng)機(jī)入口。尾氣吸收塔采用氣液逆流的方式，為增大氣液接觸面積和尾氣在塔內(nèi)的停留時(shí)間，內(nèi)部設(shè)置一定高度的填料，進(jìn)一步吸收氯化氫氣體，對(duì)氣體進(jìn)一步進(jìn)行降溫，同時(shí)對(duì)其存在的不凝氣再次進(jìn)行吸收；為獲得更好的效果，在吸收塔頂部設(shè)置液體分布器。

(2)新增1臺(tái)PVC循環(huán)罐，通過(guò)吸收水泵(流量3 m3/h，功率為2.2 kW)將吸收水輸送至新增PVC尾氣吸收填料塔頂部與尾氣進(jìn)行接觸吸收；吸收水從塔底部進(jìn)入新增PVC循環(huán)罐循環(huán)使用，定期檢測(cè)吸收水pH值和酸濃度，若酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于29%，則將其輸送至鹽酸儲(chǔ)槽，然后再將新增循環(huán)罐液位補(bǔ)充至50%。

4 改造后的效果

改造投用后，吸收裝置運(yùn)行效果良好，解決了因降膜吸收器吸收效果不好、水力噴射器能力不足造成氯化氫尾排含量高的問(wèn)題，可將尾排氯化氫質(zhì)量濃度降低至5 mg/m3以下，如圖4所示。

圖4 改造后尾氣中氯化氫含量

該項(xiàng)目投資小、見(jiàn)效快，達(dá)到了預(yù)期的效果，很好地解決了環(huán)境污染問(wèn)題，改善了現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境，綜合效益顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)含氯化氫的尾氣處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是切實(shí)可行的，廢氣中的氯化氫排放量能夠嚴(yán)格地控制在20 mg/m3以下，符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

(2)采用PVC作為尾氣處理系統(tǒng)材質(zhì)，罐體外部采用玻璃鋼加強(qiáng)，充分利用了兩種材質(zhì)的物理性質(zhì)，達(dá)到了耐酸的目的，同時(shí)有效地降低了成本。

(3)氯化氫尾氣處理系統(tǒng)的成功投用，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保達(dá)標(biāo)的要求，有效地改善了周邊環(huán)境，保障了員工的身體健康。