PVC生產(chǎn)中鹽酸深度解吸裝置的應(yīng)用

王 鋒，秦國強，毋婭娟

(昊華宇航化工有限責(zé)任公司，河南焦作 454591)

昊華宇航化工有限責(zé)任公司目前PVC生產(chǎn)能力達(dá)到50萬t/a，其中焦作廠區(qū)生產(chǎn)能力10萬t/a，沁陽廠區(qū)一期系統(tǒng)生產(chǎn)能力20萬t/a，采用70 m3聚合釜生產(chǎn)線，沁陽廠區(qū)二期系統(tǒng)生產(chǎn)能力20萬t/a，采用108 m3聚合釜生產(chǎn)線。可生產(chǎn)SG1～SG8通用型樹脂，和聚合度為 1800、2000、2500、3000 的高聚合度樹脂，以及聚合度為1000的薄膜專用樹脂、型材專用樹脂和消光樹脂。公司于2012年新增了一套鹽酸深度解吸裝置，現(xiàn)將該裝置在我公司PVC系統(tǒng)的應(yīng)用情況介紹如下。

1 鹽酸深度解吸的原理

鹽酸常規(guī)解吸將轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的濃度為31%的鹽酸經(jīng)蒸發(fā)分離，使鹽酸濃度降為21%，進(jìn)入泡沫塔循環(huán)，解吸產(chǎn)生的氯化氫氣體進(jìn)入轉(zhuǎn)化混脫氯化氫氣體總管回用。將濃鹽酸在0.1 MPa下加熱蒸發(fā)，可得到濃度為20.24%的恒沸點鹽酸，因此，無法用普通蒸發(fā)分離的方法將鹽酸中的氯化氫解吸出來。需要用特殊的深度解吸方法，目前工業(yè)上應(yīng)用的深度解吸方法有差壓法和破共沸劑法兩種工藝。差壓法由于運行成本較高，且對原料要求較高，未能實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用。破共沸劑法與差壓法相比運行成本和消耗較低，較宜操作和控制，在濃硫酸、氯化鈣和氯化鎂等破共沸劑中，氯化鈣有無毒、價格低廉等優(yōu)點，因此目前鹽酸深度解吸裝置采用氯化鈣作為破共沸劑。在稀鹽酸中加入氯化鈣后打破了氯化氫和水的二元平衡，可將稀鹽酸中氯化氫氣體解吸出來，產(chǎn)生氯化氫濃度小于1%的廢水。

2 鹽酸深度解吸處理流程

濃度約21%的稀鹽酸與氯化鈣溶液用噴射混合器混合后進(jìn)入解吸塔，在向下流動過程中通過填料和內(nèi)件發(fā)生傳質(zhì)過程，溶液通過再沸器加熱，氯化氫氣體從混合溶液中汽提并從塔頂排出，經(jīng)一級冷卻器(循環(huán)冷卻水)及二級冷卻器(7℃水)冷卻后，送轉(zhuǎn)化混脫氯化氫總管。塔底稀氯化鈣溶液進(jìn)入提濃塔，提濃后進(jìn)入解吸塔循環(huán)使用，蒸發(fā)出的水蒸氣經(jīng)冷凝后進(jìn)入冷凝液罐內(nèi)，返回到轉(zhuǎn)化水洗塔內(nèi)。工藝流程見圖1。

3 鹽酸深度解吸在我公司的應(yīng)用

我公司沁陽廠區(qū)PVC轉(zhuǎn)化每小時產(chǎn)廢酸量3～4 m3/h，為減輕轉(zhuǎn)化廢酸銷售壓力，實現(xiàn)閉路循環(huán)和稀酸回用，同時為含汞廢酸的后續(xù)處置打好基礎(chǔ)。我公司在二期系統(tǒng)新增了一套鹽酸深度解吸裝置，21%稀鹽酸處理能力為5 m3/h。將一期和二期常規(guī)解吸產(chǎn)生的21%稀酸送至深度解吸裝置，該裝置解吸出的氯化氫氣體送至轉(zhuǎn)化混脫，解吸后的廢水分別返回兩套系統(tǒng)轉(zhuǎn)化水洗塔補水，兩套系統(tǒng)的稀酸送出和廢水返回均設(shè)置流量計和調(diào)節(jié)閥，控制廢水返回系統(tǒng)的流量與送出的稀酸量保持一致，實現(xiàn)了稀酸的閉路循環(huán)和零排放。

4 鹽酸深度解吸應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

4.1 管道材質(zhì)

由于該裝置內(nèi)鹽酸和氯化鈣腐蝕性較強，裝置內(nèi)高溫酸管和氯化鈣管道較易泄漏，在系統(tǒng)停車檢修期間，襯里管道隨著溫度變化易發(fā)生扭曲變形進(jìn)而堵塞管道。經(jīng)與裝置供貨廠家結(jié)合，深度解吸裝置內(nèi)所有腐蝕性管道均使用鋼襯四氟管道，管道襯里要求采用模壓工藝制作，DN80以下管道襯里厚度為10 mm，DN80以上管道襯里厚度為12～15 mm。較厚的襯里層保證了強度和密封性，為裝置長期運行打好基礎(chǔ)。界區(qū)外送酸管道采用鋼骨架復(fù)合PE管道，采用電熔連接，密封性和耐腐蝕性比較可靠。

圖1 鹽酸深度解吸工藝流程簡圖

4.2 氯化鈣原料

由于酸法生產(chǎn)的無水氯化鈣中含絮凝劑FeCl3，易造成氯化鈣結(jié)晶，因此鹽酸深度解吸必須使用堿法生產(chǎn)的氯化鈣，純度應(yīng)大于95%。

4.3 主要控制指標(biāo)

我公司深解吸裝置運行控制的主要工藝指標(biāo)如下，濃度:進(jìn)解吸塔濃氯化鈣濃度48% ～50%，出解吸塔稀氯化鈣濃度38% ～40%;流量:控制進(jìn)塔稀鹽酸和氯化鈣溶液的流量，以1 m3/h 21%稀鹽酸計，需加50%氯化鈣約2.5 m3/h，實際操作中應(yīng)控制稀鹽酸和氯化鈣的體積比1∶3左右。溫度:解吸塔再沸器出口溫度控制范圍135～140℃，提濃再沸器出口溫度133～135℃。液位:解吸塔釜和提濃塔釜液位控制范圍60%～70%?？刂坪靡陨现笜?biāo)對于保證深度解吸正常運行至關(guān)重要。

4.4 應(yīng)急處置

在解吸塔至解吸再沸器管道和提濃塔至提濃再沸器管道上設(shè)置排液閥門，當(dāng)裝置運行異常需緊急停車時可根據(jù)情況打開排液閥門進(jìn)行排液。我公司在裝置附近設(shè)置了解吸廢液收集池，池子內(nèi)壁做酸堿防腐處理，當(dāng)系統(tǒng)異常時可將廢液排至收集池，經(jīng)酸堿中和后用泵送入轉(zhuǎn)化污水池集中處置。

5 操作注意事項

5.1 裝置開車

向提濃塔送入氯化鈣溶液時，應(yīng)控制提濃塔釜液位在60%左右，然后向解吸塔泵入氯化鈣溶液，同時開氮氣閥門，當(dāng)解吸塔頂壓力達(dá)到0.03 MPa時，關(guān)閉氮氣閥門，控制解吸塔釜液位60%左右。對稀氯化鈣提濃時，初始蒸汽閥開度2%，打開蒸汽閃發(fā)罐底閥，10 min后蒸汽閥開度至15%，當(dāng)蒸汽閃發(fā)罐底閥出來的是汽液混合物時，關(guān)閉底閥。提濃塔釜溫度125℃時，對應(yīng)氯化鈣濃度為45%，此時打開稀鹽酸進(jìn)料泵，控制稀鹽酸和氯化鈣流量比為1∶3左右。

5.2 異常停車

當(dāng)裝置出現(xiàn)異常情況如設(shè)備或管道泄漏并且短時間內(nèi)無法修復(fù)時，應(yīng)先關(guān)閉鹽酸進(jìn)料閥及氯化鈣進(jìn)料閥，停止向系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)料，同時關(guān)閉解吸再沸器和提濃再沸器的蒸汽閥門。用軟管將提濃塔和解吸塔內(nèi)物料卸放至氯化鈣儲罐內(nèi)。卸料時應(yīng)注意將塔頂出口管路上的充氮閥打開，并注意卸料速度，防止設(shè)備內(nèi)形成負(fù)壓。卸料結(jié)束后向氯化鈣儲罐內(nèi)加入熱水，開啟攪拌，控制濃度30%左右。

6 異常問題及工藝改進(jìn)

6.1 氯化氫輸送管道設(shè)置液封

該裝置剛開始試車時，氯化氫輸送管道有震動和響聲，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)管道自界區(qū)出來至混脫氯化氫總管的管道上未設(shè)置排液管道，導(dǎo)致酸霧冷凝后在管道中積存，管道中形成沖擊和震動。發(fā)現(xiàn)問題后，及時在深解吸裝置附近增設(shè)了U形彎，出口引至稀鹽酸緩沖罐，解決了積液問題。

6.2 取消混合罐

為減少漏點，經(jīng)與廠家結(jié)合，取消了稀鹽酸和氯化鈣溶液的混合罐，直接利用噴射混合器混合后進(jìn)入解吸塔。

7 結(jié)語

鹽酸深度解吸裝置在PVC生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用后，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)化稀酸回用，實現(xiàn)了含汞廢酸的零排放，避免了廢酸外售，節(jié)約了成本。如果能在防止氯化鈣結(jié)晶和減少蒸汽消耗方面有所改進(jìn)，相信該裝置會在行業(yè)中有更廣泛的應(yīng)用。