周 鵬

（青島市環(huán)境工程評(píng)估中心，山東 青島 266000）

氯堿工業(yè)的主要產(chǎn)品是燒堿與氯氣，這2種產(chǎn)品都在國民經(jīng)濟(jì)中非常重要，在氯氣的平衡產(chǎn)品中，鹽酸是非常重要的。鹽酸是化工行業(yè)最為基礎(chǔ)的原料，其在軋鋼、醫(yī)藥、電鍍搪瓷、食品工業(yè)以及皮革工業(yè)等中都非常常用[1]。在對(duì)工業(yè)鹽酸進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，如果沒有積極采取控制措施，那么就很容易將氯化氫排放到空氣中[2]。除此之外，鹽酸外送時(shí)也很容易出現(xiàn)廢氣外溢的情況，因此有必要對(duì)鹽酸生產(chǎn)過程中的廢氣處理措施進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1 氯化氫回收方法

當(dāng)前氯化氫的回收方法包括化學(xué)法、活性炭吸附法以及水洗法等，從工藝路線上劃分，其途徑主要有5 種。

1.1 水洗法生產(chǎn)鹽酸

采用氫氣與氯氣來合成鹽酸，冷卻后進(jìn)入調(diào)料塔，絕熱回收，尾氣采用水流噴射泵夾帶，排放至地下水道，將尾氣放空[3]。

1.2 一級(jí)膜式吸收與二級(jí)絕熱吸收

在合成爐內(nèi)以氫氣、氯氣為原料進(jìn)行氯化氫氣體的生產(chǎn)，氯化氫氣體在冷凝器中冷卻后，通過膜式吸收塔之后進(jìn)入二級(jí)填料塔來絕熱吸收，采用水流噴射泵夾帶一級(jí)以及二級(jí)吸收后的尾氣排入地下水道，將尾氣放空。

1.3 二級(jí)膜式吸收

采用氫氣與氯氣在合成爐內(nèi)進(jìn)行硫化氫氣體的合成，在冷卻器中冷卻，采用一級(jí)膜式塔進(jìn)行吸收后，采用二級(jí)膜式吸收塔進(jìn)行吸收，將尾氣放空。由于二級(jí)膜式吸收的效果理想，因此不需要使用水流噴射泵來處理尾氣。

1.4 二合一式生產(chǎn)工藝

在同一套系統(tǒng)中完成氯化氫氣體的合成與冷卻，在二級(jí)膜式吸收塔中吸收，然后進(jìn)行排放。

1.5 三合一式生產(chǎn)工藝

在新型的三合一式石墨爐中一次性完成氯化氫氣體的合成、冷卻以及吸收，生產(chǎn)出牙酸產(chǎn)品后，采用水流噴射泵將尾氣夾帶排入地溝。

2 常用鹽酸生產(chǎn)工藝

對(duì)氯化氫進(jìn)行處理，得到的氫氣與氯氣經(jīng)緩沖罐、阻火器以及流量調(diào)節(jié)閥等按照適當(dāng)比例進(jìn)入石墨合成爐的石英燈頭。石英燈頭前氯氣混合燃燒而形成氯化氫，氯化氫冷卻吸收，來自尾氣塔的稀酸進(jìn)入合成爐頂部，經(jīng)處理后進(jìn)入吸收段。稀酸持續(xù)吸收氯化氫，此時(shí)氣體中酸濃度持續(xù)增高，氯化氫濃度逐漸降低，石墨爐底部的風(fēng)頭對(duì)最終殘留的氯化氫作氣液分離處理，濃鹽酸進(jìn)入鹽酸儲(chǔ)罐[4]。未能完全吸收的氯化氫送入尾氣塔底部，來自轉(zhuǎn)子流量計(jì)的高純水送至尾氣塔頂部噴淋吸收沒有被完全吸收的硫化氫，形成稀鹽酸，稀鹽酸經(jīng)液封進(jìn)入石墨爐。水力噴射器抽取尾氣塔頂部尾氣，尾氣在循環(huán)酸罐中分離，放空不凝氣體或者自行放空[5]。

3 廢氣處理存在的問題

氯化氫的常用回收方法包括氣體分散與液體分散，氣體阻力較大，因此采用液體分散時(shí)能取得比較好的效果。盡管當(dāng)前鹽酸生產(chǎn)工藝不斷改進(jìn)，新材料不斷應(yīng)用，新技術(shù)不斷產(chǎn)生，氯化氫氣體的合成純度、吸收效率都得到了不斷的提高，氯化氫氣體排放到空氣中的量以及廢水產(chǎn)生量都得到了明顯的減少，但是鹽酸合成工藝仍然存在一些問題。

鹽酸生產(chǎn)工藝中，放空尾氣的氣體成分主要有CO2、HCl以及H2等，當(dāng)生產(chǎn)過量時(shí)，氫氣會(huì)被自然放空。鹽酸生產(chǎn)時(shí)，尾氣中仍然有一些氯化氫氣體沒有被完全吸收，為了保證空氣環(huán)境的清潔以及實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，減少消耗，需要吸收硫化氫氣體并對(duì)其進(jìn)行處理。

在鹽酸生產(chǎn)工藝中，為了滿足生產(chǎn)的需要，時(shí)常要將高純鹽酸運(yùn)輸至生產(chǎn)界區(qū)外，這也就造成了鹽酸循環(huán)泵產(chǎn)生廢氣。由于濃鹽酸的揮發(fā)性較強(qiáng)，在開放性作業(yè)的條件下，很容易產(chǎn)生氯化氫廢氣，直接進(jìn)入大氣，因此在裝車過程中，時(shí)常會(huì)有一些廢氣產(chǎn)生并排放到大氣中，造成環(huán)境污染。

4 廢氣處理改進(jìn)措施

4.1 改進(jìn)水流噴射泵

由于放空尾氣中含有少量的氯化氫氣體，在確認(rèn)循環(huán)水泵流量充足的前提下，考慮是否存在水流量以及水流噴射泵抽氣量不足的問題?？梢酝ㄟ^增加吸氣量以及水流量的方法來對(duì)尾氣中的氯化氫氣體進(jìn)行處理。這樣就能優(yōu)化尾氣吸收工藝，廢氣排放問題得到解決，能有效減少鹽酸裝車以及外售等環(huán)節(jié)中的廢氣，減少環(huán)境污染，改善工作場(chǎng)所環(huán)境。

4.2 針對(duì)鹽酸儲(chǔ)罐泵常開的解決措施

高純酸是離子膜制堿的必需品，因此高純酸的生產(chǎn)通常不中斷，廢酸循環(huán)泵長(zhǎng)時(shí)間開機(jī)，鹽酸儲(chǔ)罐循環(huán)以及鹽酸裝車時(shí)，循環(huán)泵都要開機(jī)來吸收廢氣，因此循環(huán)泵的功率就會(huì)對(duì)廢氣處理效果造成直接影響。首先要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的使用功率進(jìn)行檢查，分析其設(shè)備參數(shù)是否能夠滿足生產(chǎn)的需要。常見的循環(huán)泵參數(shù)為：高純酸循環(huán)泵的功率為15 kW，轉(zhuǎn)速為2 900 rpm，揚(yáng)程為50 m，流量為30 m3/h；廢酸循環(huán)泵的功率為22 kW，轉(zhuǎn)速為2 900 rpm，揚(yáng)程為32 m，流量為100 m3/h。分析上述數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，廢酸循環(huán)泵的功率是能夠滿足生產(chǎn)需要的。

確認(rèn)功率足夠時(shí)，此時(shí)就要對(duì)管線進(jìn)行優(yōu)化?？梢钥紤]將高純酸廢酸循環(huán)罐尾氣進(jìn)口管線布置于廢酸循環(huán)罐廢氣的進(jìn)口部位。這樣布置能使高純酸尾氣通過廢氣管線到達(dá)廢酸循環(huán)罐，原本持續(xù)運(yùn)行的高純酸循環(huán)泵就可以停止運(yùn)行，從而達(dá)到降耗、節(jié)能的效果。

5 鹽酸生產(chǎn)廢氣處理改進(jìn)案例

5.1 工藝流程

某鹽酸生產(chǎn)企業(yè)的鹽酸生產(chǎn)工藝為合成爐產(chǎn)生高溫HCl，進(jìn)入冷卻盤管冷卻，待其溫度降低為180℃以下時(shí)，進(jìn)入石墨冷卻器繼續(xù)降溫至45℃以下，之后進(jìn)入一級(jí)膜吸器，將產(chǎn)酸吸收，沒有吸收的HCl 則采用二級(jí)膜吸器進(jìn)行吸收，尾氣吸收塔處理來自二級(jí)膜吸器的HCl 尾氣，對(duì)尾氣進(jìn)行三級(jí)回收。HCl 經(jīng)三級(jí)吸收后，總回收率達(dá)到99.9%，殘留的0.1%HCl 從尾氣吸收塔頂部出來，水力噴射泵回收，采用氣液分離器分離沒有吸收的尾氣后，采用阻火器防空，將吸收水排入下水道。

5.2 治理現(xiàn)狀

氯化氫氣體溶于水釋放熱被冷卻水帶走，合成氯化氫中有一定過量氫，這些過量氫會(huì)進(jìn)入制酸系統(tǒng)，在系統(tǒng)角落聚集，一旦遇到靜電火花，那么就很容易出現(xiàn)爆炸。為了預(yù)防氫氣積聚，需要采用水流泵將系統(tǒng)抽空，抽出氣體采用廢氣吸收塔吸收后放空尾氣。抽空的氣體不僅含有一些氫氣，還有氯化氫，氯化氫溶解于水中形成稀酸，排入地下水溝就很容易造成附近水域被污染，除此之外，酸水還會(huì)對(duì)水泥設(shè)施以及鋼鐵部件等造成腐蝕。治理前，尾氣吸收塔的尾氣中仍然還有0.1%的HCl，水力噴射泵吸收，采用氣液分離器分離吸收水，N2、H2等惰性氣體無法被水吸收，因此采用阻火器防空，吸收水進(jìn)入地溝，流量為15 m3/h。酸性水直接排放，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，還增加了原料的消耗。除此之外，水的消耗量也比較大。這就要求對(duì)廢氣處理工藝進(jìn)行改進(jìn)，從而減少污水排放，保護(hù)環(huán)境。

5.3 治理措施

5.3.1 一次處理

該鹽酸生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模龐大，鹽酸生產(chǎn)量增多，噴射泵吸水量不斷增加，排污費(fèi)用以及一次水費(fèi)都越來越多。吸收水大量排放引起廢水污染，廢水處理費(fèi)用不斷增加。檢測(cè)吸收下水發(fā)現(xiàn)，下水多為中性，具有回收利用的價(jià)值。因此采用循環(huán)水池儲(chǔ)存噴射泵排放的下水，儲(chǔ)存的下水用于循環(huán)冷卻水。

5.3.2 二次處理

一次處理在運(yùn)行過程中，受到吸收器工作效果差異以及操作水平差異的影響，水的pH 時(shí)常有一定變化，有的時(shí)候情況比較嚴(yán)重，pH 值為0 而形成了酸性水，這嚴(yán)重污染了循環(huán)水的水質(zhì)，酸性水也會(huì)損壞、腐蝕設(shè)備。情況嚴(yán)重，因此需要進(jìn)行二次處理。

二次處理時(shí)，尾氣吸收水不進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)，而是作為吸收水的來源進(jìn)入酸罐揮發(fā)氣吸收塔，來自吸收塔的稀酸水作為三級(jí)填料吸收塔的吸收水進(jìn)行配酸。盡管該公司產(chǎn)量較大，但是鹽酸市場(chǎng)變化，有的時(shí)候噴射泵的吸收水量與鹽酸的產(chǎn)量并不協(xié)調(diào)，存在酸產(chǎn)量小而吸收水量大的問題，產(chǎn)生的問題是有的具備循環(huán)利用價(jià)值的吸收水被外排，造成浪費(fèi)，也造成了環(huán)境污染[6]。二次處理能取得一定成效，但是也存在不能完全吸收的情況，因此有時(shí)還是會(huì)污染環(huán)境，仍然需要進(jìn)行完善。

5.3.3 三次處理

實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，將地下吸收水集水池設(shè)置于酸罐揮發(fā)氣吸收塔的周圍，將氟泵設(shè)施配置于集水池周圍。來源于噴射泵的吸收水進(jìn)入酸罐揮發(fā)器吸收塔進(jìn)入吸收水集水池，采用氟泵將一些稀酸水送入噴射泵，這些稀酸水作為尾氣循環(huán)水來重復(fù)使用；另一些稀酸水用于產(chǎn)酸，還能作為發(fā)酸尾氣吸收塔的吸收水，這樣整個(gè)水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全部循環(huán)，尾氣吸收水的問題得到了根本的解決，實(shí)現(xiàn)了零排放尾氣吸收水。

實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)，噴射泵停止使用一次吸收水一段時(shí)間后，此時(shí)地下吸收水集水池水位降低，這就要適時(shí)補(bǔ)充一次水。在設(shè)計(jì)過程中，出于保障生產(chǎn)穩(wěn)定、安全運(yùn)行的考慮，原一次水被保留，采用截水閥來控制，工作人員結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際來進(jìn)行調(diào)整。這樣就取得了很好的環(huán)保與節(jié)水的效果。

4 結(jié)語

化工生產(chǎn)行業(yè)不可避免地會(huì)對(duì)空氣造成污染，因此作為化工生產(chǎn)企業(yè)承擔(dān)著非常重要的環(huán)保責(zé)任。鹽酸生產(chǎn)過程中要重視與環(huán)保有關(guān)的問題，對(duì)工藝控制過程以及生產(chǎn)流程進(jìn)行不斷完善，盡可能地減少鹽酸生產(chǎn)過程中的排放以及跑、冒、滴、漏等，不斷研發(fā)、改進(jìn)鹽酸多級(jí)吸收塔以及氯化氫合成爐等節(jié)能環(huán)保設(shè)備，在生產(chǎn)過程中，要對(duì)工藝進(jìn)行不斷改進(jìn)，積極采取措施來減少廢水、廢氣的產(chǎn)生，改善環(huán)境。