氯烴-52生產(chǎn)中副產(chǎn)氯化氫的凈化工藝研究

朱炳梅 , 劉 毅 , 周賢國 ， 杜玉杰

(1.無錫市恒禾工程咨詢設(shè)計(jì)有限公司 ， 江蘇 無錫 214031 ；2.河南省化工研究所有限責(zé)任公司 ， 河南 鄭州 450052 ； 3.中國平煤神馬集團(tuán) 安全監(jiān)察局 ， 河南 平頂山 467013)

氯烴-52生產(chǎn)中副產(chǎn)氯化氫的凈化工藝研究

朱炳梅1, 劉 毅2, 周賢國3*， 杜玉杰2

(1.無錫市恒禾工程咨詢設(shè)計(jì)有限公司 ， 江蘇 無錫 214031 ；2.河南省化工研究所有限責(zé)任公司 ， 河南 鄭州 450052 ； 3.中國平煤神馬集團(tuán) 安全監(jiān)察局 ， 河南 平頂山 467013)

針對氯烴-52生產(chǎn)過程中的尾氣氯化氫雜質(zhì)含量高、廢酸質(zhì)量差、價值低等實(shí)際問題，在酸性條件下，利用氯氣與氯化亞鐵反應(yīng)生成三氯化鐵沉淀，并結(jié)合酸霧捕集器除去酸性霧滴，得到了純度為99.9%的氯化氫氣體，提升了氯堿企業(yè)的氯平衡能力及技術(shù)裝備，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

氯烴-52 ； 尾氣 ； 氯化氫 ； 凈化 ； 氧化還原

氯烴-52的尾氣氯化氫凈化處理系統(tǒng)多采用降膜吸收塔直接用水吸收尾氣制成副產(chǎn)鹽酸銷售，由于質(zhì)量差，且含次氯酸和有機(jī)物，每噸售價只有幾十元；因此開發(fā)了一種新工藝，用氫氣與氯化亞鐵反應(yīng)，生成三氯化鐵，經(jīng)氯化氫凈化處理后，副產(chǎn)的氯化氫氣體純度99.9%，可用于企業(yè)的聚氯乙烯生產(chǎn)、制備高質(zhì)量鹽酸和壓縮后裝瓶銷售，其銷售價格可達(dá)750元/t，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

1 反應(yīng)原理

氯烴-52生產(chǎn)尾氣組成為氯化氫95%，氯氣4%，有機(jī)物1%。在酸性條件中，氯氣與氯化亞鐵反應(yīng)生成三氯化鐵，化學(xué)反應(yīng)式為：

FeCl2在鹽酸溶液中有較大的溶解度，且溫度升高溶解度相應(yīng)增加，如圖1所示。

圖1 氯化亞鐵在水中及鹽酸中的溶解度曲線

依據(jù)“Fe2+—Fe3+”氧化還原反應(yīng)原理，用濃鹽酸配制FeCl2飽和溶液，尾氣中的氯氣(Cl2)與氯化亞鐵(FeCl2)反應(yīng)生成三氯化鐵(FeCl3)，并很快形成沉淀(懸浮顆粒)，經(jīng)固液分離后，母液中補(bǔ)加FeCl2繼續(xù)循環(huán)使用，如此可有效去除尾氣中殘留的Cl2；有機(jī)物冷凝在水相，純凈的氯化氫氣體經(jīng)酸霧捕集器除去酸性霧滴，得到純度為99.9%的氯化氫氣體。

2 工藝流程

氯烴裝置氯化反應(yīng)的尾氣，經(jīng)緩沖罐用加壓泵加壓，經(jīng)過緩沖罐進(jìn)入兩級凈化塔，凈化塔為噴淋填料塔，凈化液是用鹽酸飽和的氯化亞鐵溶液，尾氣與凈化液逆流接觸，尾氣中所含微量氯氣與氯化亞鐵反應(yīng)去除，生成氯化鐵，反應(yīng)充分飽和后沉淀出來，用過濾裝置濾出，尾氣中的烴類物質(zhì)也可在兩級凈化塔中洗滌出來，而后在帶有冷卻的酸霧捕集器中除去酸霧，輸送至各使用工序，如圖2所示。

3 工藝過程

氯烴-52生產(chǎn)尾氣經(jīng)過緩沖罐Ⅰ，由泵打入緩沖罐Ⅱ加壓穩(wěn)壓[≥0.03 MPa(表壓)]，保持流量125 Nm3/h(34.72 L/s)，送到用兩級串聯(lián)噴淋填料塔，與噴淋的凈化液逆流接觸，噴淋的凈化液是飽和的鹽酸氯化亞鐵(FeCl2)溶液，下設(shè)主、副兩個裝有噴淋的凈化液的10 m3循環(huán)貯罐，由耐酸泵泵至噴淋塔頂進(jìn)行循環(huán)；連續(xù)運(yùn)行48 h后，將循環(huán)貯罐中液體上部的油質(zhì)有機(jī)物排出到集油槽，液體下部的三氯化鐵(FeCl3)沉淀物，通過外循環(huán)泵送至固液分離裝置過濾去除,母液循環(huán)使用并由凈化液配制槽補(bǔ)加鹽酸氯化亞鐵(FeCl2)溶液；噴淋塔凈化后的尾氣中夾帶有顆徑≥3 μm的酸性霧滴，通過酸霧捕集器的高效憎水性材料制成的濾芯捕集，以保證尾氣氯化氫氣體的純度，并將酸性霧滴捕集回收至配制槽；處理后的尾氣氯化氫氣體純度99.95%，輸送至聚氯乙烯(PVC)合成工段、壓縮裝瓶銷售或通過降膜吸收塔制備優(yōu)質(zhì)鹽酸。用于氯乙烯的生產(chǎn)時，采用該處理工藝制備的氯化氫氣體純度高，不會出現(xiàn)因過氯因素所造成的氯乙烯合成混合脫水和乙炔生成氯乙炔爆炸的問題，且有效提高了氯乙烯轉(zhuǎn)化效率； 用于合成鹽酸生產(chǎn)時，只需降膜吸收就可生產(chǎn)高質(zhì)量的鹽酸，見表1。

圖2 尾氣凈化工藝流程圖

表1 鹽酸質(zhì)量分析數(shù)據(jù)一覽表

注：執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB320-2006 工業(yè)合成鹽酸。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

氯化氫凈化處理系統(tǒng)投運(yùn)前后的情況對比。原有氯烴-52生產(chǎn)裝置：氯化尾氣處理，直接用降膜吸收塔用水吸收，產(chǎn)品副產(chǎn)鹽酸30%，工業(yè)副產(chǎn)鹽酸市場銷售，成本(水、電、設(shè)備費(fèi)用)約30元/t(30%含量)，副產(chǎn)鹽酸價格35 643 t/a，收入71.3萬元。改建后氯烴-52生產(chǎn)裝置：氯化尾氣處理，采用氯化氫凈化處理系統(tǒng)，產(chǎn)品中的副產(chǎn)氯化氫氣為99.9%，用于聚氯乙烯合成或壓縮裝瓶銷售。其中設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用51.63元/t，氯化氫氣體99.9%。扣除成本后，收入543.4萬元/a(氯化氫市場價726元/t)。

5 結(jié)論

2萬t/a氯烴-52生產(chǎn)線的尾氣氯化氫的凈化工藝技術(shù)，使副產(chǎn)氯化氫氣質(zhì)量優(yōu)于合成氯化氫，大大降低氯化氫合成爐工序的生產(chǎn)負(fù)荷及費(fèi)用。原裝置副產(chǎn)鹽酸35 643 t/a，收入71.3萬元；采用尾氣凈化處理設(shè)備后，副產(chǎn)99.9%HCl氣體10 693 t/a，增加產(chǎn)值776.31萬元，利稅721.06萬元。凈化后氯化氫氣體完全滿足聚氯乙烯(PVC)生產(chǎn)的要求。

2016-10-10

朱炳梅(1962-)，女，高級工程師，從事化工設(shè)計(jì)管理工作，電話：13861710839；聯(lián)系人：周賢國(1964-)，男，高級工程師，從事化工生產(chǎn)技術(shù)管理工作，電話：13903751569。

TQ124.42

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1003-3467(2016)12-0043-02