氯氣干燥塔升級(jí)改造總結(jié)

楊小軍

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱“唐山三友”）隸屬于唐山三友集團(tuán)，公司主要產(chǎn)品有32%液堿、50%液堿、鹽酸以及多種型號(hào)PVC。其中，燒堿系統(tǒng)的氯氫處理工序主要對(duì)氯氣進(jìn)行洗滌冷卻、除霧、干燥、壓縮輸送處理，對(duì)氫氣進(jìn)行冷卻、除水、壓縮輸送處理。

1 氯氣干燥工藝流程

電解生產(chǎn)的高溫濕氯氣夾帶鹽霧，濕氯氣經(jīng)過(guò)洗滌塔進(jìn)行冷卻洗滌后，經(jīng)過(guò)鈦管冷卻器冷卻，再由水霧捕集器除水，通過(guò)氯氣干燥塔進(jìn)行除水干燥，通過(guò)酸霧捕集器去除酸霧，達(dá)到工藝指標(biāo)要求，經(jīng)過(guò)氯氣壓縮機(jī)壓縮后輸送至合成工序，用于氯化氫合成。氯氣干燥流程圖見(jiàn)圖1。

2 氯氣干燥塔簡(jiǎn)介

圖1 氯氣干燥流程圖

氯氣干燥塔作為氯氫處理系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)影響氯氣指標(biāo)是否滿足生產(chǎn)需求，關(guān)系到整個(gè)燒堿系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。

（1）結(jié)構(gòu)組成

氯氣干燥塔原始設(shè)計(jì)為填料-泡罩組合塔結(jié)構(gòu)，直徑較大、高度較高，采用PVC/FRP復(fù)合材質(zhì)。設(shè)備本體分為上部分泡罩層和下部分填料層2個(gè)部分，其中泡罩層部分為5層塔板，采用PVC材質(zhì)，每層塔板內(nèi)部用哈氏合金管冷卻，使?jié)饬蛩嵛章葰庵兴侄a(chǎn)生的熱量冷卻，降低硫酸表面的水蒸氣分壓，提高吸收效果。填料層填裝有?73×27.5×4梅花環(huán)填料，材質(zhì)為CPVC。

（2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

氯氣干燥塔采用2種不同的塔型串聯(lián)組合，流程結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積較小，充分發(fā)揮了填料塔操作彈性大和泡罩塔處理量大、干燥效率高的優(yōu)勢(shì)。

（3）工作原理

氯氣干燥采用濃硫酸作為干燥劑，因?yàn)闈饬蛩峋哂休^高的脫水效率、不與氯氣發(fā)生反應(yīng)，氯氣在濃硫酸中的溶解度低等。氯氣的干燥，是在硫酸與濕氯氣接觸后，通過(guò)硫酸吸收氯氣中的水分實(shí)現(xiàn)的。因此，氯氣干燥的實(shí)質(zhì)是水從氯氣中擴(kuò)散至濃硫酸中的傳質(zhì)過(guò)程。

3 運(yùn)行中存在的問(wèn)題

（1）塔板頻繁泄漏

氯氫處理工序氯氣干燥塔為玻璃鋼材質(zhì)，因長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行氯水腐蝕、設(shè)備老化，設(shè)備塔體、塔盤變形較大，經(jīng)測(cè)量因變形，造成塔盤水平度偏差約10 mm左右，嚴(yán)重影響塔盤內(nèi)部酸液位層，造成塔盤內(nèi)硫酸液位偏離。其次受變形影響，部分塔盤出現(xiàn)泄漏、泡罩損壞脫落等現(xiàn)象，設(shè)備的故障狀態(tài)直接導(dǎo)致氯氣干燥效果變差，影響了整體燒堿系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

為保障生產(chǎn)需求，只可在每次停車檢修期間對(duì)氯氣干燥塔進(jìn)行拆檢，維修過(guò)程處理困難，為最大程度保護(hù)塔盤只能將酸放凈，且不能進(jìn)行水沖洗，從而造成極大的安全與環(huán)保隱患。

（2）冷卻水管線堵塞

冷卻水管線為碳鋼材質(zhì)，運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，管線內(nèi)部腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重，造成哈氏合金管堵塞，嚴(yán)重影響干燥塔運(yùn)行溫度，需經(jīng)常進(jìn)行反沖洗，增加了操作人員工作量。

4 設(shè)備改型升級(jí)

為了解決上述問(wèn)題，防止發(fā)生安全事故，降低檢修頻次，相關(guān)技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)有工況制定設(shè)備改型升級(jí)方案，利用系統(tǒng)大修機(jī)會(huì)將原塔拆除，安裝新塔，配套安裝冷卻水及其塔體連接管道，同時(shí)對(duì)原設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。

（1）設(shè)備結(jié)構(gòu)型式改變

新體采用新式塔體塔盤結(jié)構(gòu)，具有補(bǔ)償功能，避免設(shè)備因塔體變形造成頻繁損壞問(wèn)題。

利用原塔哈氏合金管，將管線進(jìn)行重新疏通，投入使用，降低設(shè)備投資費(fèi)用。

（2）冷卻水管線改造

將5℃冷卻水由碳鋼材質(zhì)更換為不銹鋼材質(zhì)，并在每層塔板進(jìn)出水管線末端增加大口徑反沖洗甩頭及配套排污反沖系統(tǒng)，制定清理周期，減緩哈氏合金管堵塞狀況。

5 改造后運(yùn)行狀況

氯氣干燥塔自完成更換投入使用后，運(yùn)行平穩(wěn)，運(yùn)行指標(biāo)正常，前期存在的問(wèn)題均得到有效解決。不僅保障了燒堿系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)降低了塔體本身檢修頻率。設(shè)備更換后各層塔盤鼓泡恢復(fù)正常，硫酸加入量與濃度控制精細(xì)化，有利于減少濃硫酸耗用量。

6 效益分析

6.1 安全效益

該項(xiàng)目確保了燒堿系統(tǒng)的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，降低了因原塔長(zhǎng)周期故障狀態(tài)所造成的突發(fā)停車以及人身傷害事故的可能性，從而保障了整體生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益

（1）檢修成本

因塔盤頻繁泄漏，造成單次拆檢、更換塔體墊片、吊車及人工費(fèi)用約10萬(wàn)元，新塔更換后年可創(chuàng)效約12萬(wàn)元。

（2）穩(wěn)產(chǎn)創(chuàng)效

因原干燥塔塔板泄漏，部分塔盤喪失氯氣干燥效果，在更換前，因該塔處于故障狀態(tài)，硫酸耗用量平均為16.5 kg濃硫酸/t燒堿。

干燥塔改造更換后，塔體壓降降低，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)，硫酸消耗指標(biāo)平均為15 kg濃硫酸/t燒堿，該套燒堿生產(chǎn)線按24萬(wàn)t/a產(chǎn)能核算，濃硫酸采購(gòu)價(jià)格按418元/t計(jì)算，則硫酸降耗節(jié)約生產(chǎn)成本約為15萬(wàn)元。

7 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)更換新型塔體不僅提高了設(shè)備在線率，降低了故障狀態(tài)下運(yùn)行的安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)促使指標(biāo)細(xì)化調(diào)控，降低硫酸消耗，保障設(shè)備長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，為生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)安全與環(huán)保效益。