張王平，龐錦江

(云南天冶化工有限公司，云南 文山 663000)

云南天冶化工有限公司(以下簡稱天冶化工)采用先進(jìn)的干法技術(shù)生產(chǎn)乙炔，粗乙炔中含有的硫化氫、磷化氫等雜質(zhì)會使氯乙烯合成過程中使用的觸媒中毒失效，造成觸媒使用壽命降低、消耗增加，因此需要增加乙炔清凈工藝將粗乙炔中的硫磷雜質(zhì)去除。乙炔清凈次氯酸鈉配制系統(tǒng)采用濃次氯酸鈉稀釋加氯氣調(diào)節(jié)pH的方式配制，同時(shí)采用吹除后的廢次氯酸鈉作為稀釋液，配制的反應(yīng)在文丘里反應(yīng)器中完成，得到的合格次氯酸鈉溶液采用泵送至清凈二塔，用于氧化乙炔中的硫化氫、磷化氫等雜質(zhì)。

1 乙炔清凈工藝

1.1 乙炔清凈

由總管換熱器來的粗乙炔氣分兩路，一路經(jīng)阻火器、分離器進(jìn)入乙炔氣柜貯存；另一路經(jīng)過脫硫塔初步除去硫化氫后進(jìn)入乙炔壓縮機(jī)進(jìn)行加壓，升壓后進(jìn)入第一、二清凈塔與次氯酸鈉直接接觸進(jìn)行反應(yīng)，把粗乙炔中的磷化氫(PH3)、硫化氫(H2S)雜質(zhì)進(jìn)行氧化。之后，進(jìn)入堿洗塔把清凈產(chǎn)生的酸性物質(zhì)進(jìn)行中和、去除，得到的精乙炔送至合成工序使用。配制好的次氯酸鈉由次氯酸鈉高位槽從第二清凈塔底部出口管補(bǔ)充進(jìn)入塔內(nèi)，經(jīng)過清凈泵循環(huán)，根據(jù)清凈二塔的液位控制，多出的次氯酸鈉液進(jìn)入第一清凈塔進(jìn)行循環(huán)。循環(huán)多出的次氯酸鈉液進(jìn)入廢次氯酸鈉貯槽。清凈二塔加入量是根據(jù)分析清凈一塔及二塔的次氯酸鈉有效氯含量來控制。

1.2 次氯酸鈉配制

次氯酸鈉配制采用兩級配制，氯氣來自燒堿廠用氯氣緩沖罐儲存使用，濃次氯酸鈉(10%)來自燒堿廠用濃次氯酸鈉槽儲存使用。濃次氯酸鈉由次氯酸鈉配制泵送入一級文丘里，加工業(yè)水混合稀釋至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%左右，pH為7～8[1]的次氯酸鈉后自流入一級配制槽。若pH>8，則在一級文丘里充入少量氯氣調(diào)節(jié)。一級配置槽中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的次氯酸鈉由泵打至二級文丘里與吹除液混合稀釋至有效氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.08～0.12%[1]，然后自流進(jìn)入次氯酸鈉槽儲存。合格的次氯酸鈉再由次氯酸鈉泵送入次氯酸鈉高位槽，次氯酸鈉靠重力自流進(jìn)入清凈二塔供清凈使用。清凈一塔來的廢次氯酸鈉進(jìn)入廢次氯酸鈉貯槽緩沖貯存，由廢次氯酸鈉泵送至吹除塔吹脫溶解乙炔，經(jīng)過吹脫的吹出液自流進(jìn)入吹出液儲槽，由吹出液泵送至二級文丘里進(jìn)行次氯酸鈉配制。吹出液槽設(shè)有曝氣裝置，用羅茨風(fēng)機(jī)從儲槽底部充入空氣使吹出液中的溶解乙炔充分解析，避免乙炔溶解在復(fù)配液中，復(fù)配時(shí)與氯氣接觸發(fā)生反應(yīng)。吹除液循環(huán)使用后產(chǎn)生的含鹽廢液部分進(jìn)入廢次氯酸鈉深度處理單元。

2 乙炔清凈系統(tǒng)改造

天冶化工乙炔清凈系統(tǒng)設(shè)計(jì)，2014年化工投料試車后，發(fā)現(xiàn)次氯酸鈉消耗高，同時(shí)吹除液復(fù)配時(shí)容易與氯氣反應(yīng)生產(chǎn)氯乙炔，發(fā)生爆鳴甚至爆炸[2]。因此在試車結(jié)束到投產(chǎn)期間對乙炔清凈系統(tǒng)進(jìn)行了部分改進(jìn)。

2.1 干法乙炔四塔清凈

傳統(tǒng)的乙炔清凈采用3塔清凈，即2臺清凈塔和1臺堿洗塔。清凈塔內(nèi)采用次氯酸鈉溶液進(jìn)行循環(huán)，粗乙炔中的硫化氫(H2S)、磷化氫(PH3)雜質(zhì)進(jìn)行氧化，堿洗塔內(nèi)用15%左右的燒堿循環(huán)中和清凈產(chǎn)生的酸性物質(zhì)。

天冶化工在試車期間乙炔通量在 3000 m3/h 左右，新鮮次氯酸鈉補(bǔ)充量達(dá)到 45 m3/h，而清凈次氯酸鈉配制能力 60 m3/h，不能滿足天冶化工12萬t PVC生產(chǎn)所需的乙炔用量清凈。 2014年試車期間，采用不同的循環(huán)液對粗乙炔氣內(nèi)的雜質(zhì)進(jìn)行吸收處理，并采用色譜進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)[3]，結(jié)果如表1。

表1 不同清洗液清洗后乙炔雜質(zhì)含量

從表1可知，發(fā)現(xiàn)H2S能被15%的燒堿溶液完全吸收，PH3則不能被15%燒堿溶液吸收。

2015年，天冶化工在乙炔壓縮機(jī)前增加一臺脫硫塔，脫硫塔采用15%的燒堿作為循環(huán)液[4]，用于吸收粗乙炔中的硫化氫氣體，形成干法乙炔4塔清凈工藝。

2.2 次氯酸鈉配制系統(tǒng)改造

天冶化工乙炔清凈次氯酸鈉配制采用兩套文丘里吹除液+燒堿+氯氣。吹除液來自吹除液槽，由吹除液泵送入文丘里；15%燒堿來自堿液配制泵經(jīng)過流量計(jì)進(jìn)入文丘里與來自氯氣緩沖罐的氯氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)次氯酸鈉。配制液自流進(jìn)入次氯酸鈉成品槽儲存，合格的次氯酸鈉再由次氯酸鈉泵送入清凈二塔供清凈使用，不合格的次氯酸鈉送入廢次氯酸鈉槽。清凈一塔來的廢次氯酸鈉進(jìn)入廢次氯酸鈉貯槽緩沖貯存，由廢次氯酸鈉泵送至吹除塔，吹除溶解的乙炔后自流進(jìn)入進(jìn)入吹除液槽用于次氯酸鈉配制，如此循環(huán)使用。吹除液循環(huán)使用后產(chǎn)生的含鹽廢液部分進(jìn)入乙炔發(fā)生用水；吹除液復(fù)配時(shí)溶解的微量乙炔與氯氣反應(yīng)生產(chǎn)氯乙炔，發(fā)生爆鳴現(xiàn)象，對裝置的安全生產(chǎn)影響較大。

2015年，第二輪試車結(jié)束后，天冶化工對次氯酸鈉配制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，將氯氣加燒堿加復(fù)配液的化學(xué)配制改為10%濃次氯酸鈉加水的物理稀釋配制，一級配制采用工業(yè)水加10%的濃次氯酸鈉稀釋，二級配制采用1%的次氯酸鈉加復(fù)配液稀釋[5]。配制時(shí)采用氯氣調(diào)節(jié)pH值。

2.3 次氯酸鈉復(fù)配液系統(tǒng)改造

天冶化工次氯酸鈉復(fù)配液只經(jīng)過吹除塔吹除后并用于復(fù)配，吹除風(fēng)機(jī)流量波動或跳停時(shí)，容易造成吹脫效果差，乙炔吹脫效果差造成復(fù)配液溶解乙炔，復(fù)配時(shí)與氯氣反應(yīng)，發(fā)生爆鳴。

2015年，天冶化工經(jīng)過技改在吹除液槽內(nèi)增加一套曝氣系統(tǒng)，8個(gè)爆氣頭布置在儲槽底部，經(jīng)過羅茨風(fēng)機(jī)增壓的空氣從爆氣頭噴出，保證儲槽內(nèi)的液體處于翻滾狀態(tài)，使乙炔氣再次析出，降低溶解量；同時(shí)設(shè)計(jì)兩臺羅茨風(fēng)機(jī)一開一備，保證曝氣正常。

2.4 改造后分析統(tǒng)計(jì)

改造后結(jié)果見表2、表3。

表2 脫硫塔進(jìn)出口硫化氫分析結(jié)果

表3 吹除液槽溶解乙炔分析結(jié)果

通過表2、表3看出，效果比較明顯，可以大大減少粗乙炔中夾帶的硫化氫，從而減少次氯酸鈉使用量；同時(shí),吹除液槽增加爆氣系統(tǒng)可以使復(fù)配液中溶解乙炔的含量減少，對次氯酸鈉配制系統(tǒng)的安全保障有貢獻(xiàn)。