鹽酸生產過程中廢氣處理改進措施

周 鵬

（青島市環(huán)境工程評估中心，山東 青島 266000）

氯堿工業(yè)的主要產品是燒堿與氯氣，這2種產品都在國民經濟中非常重要，在氯氣的平衡產品中，鹽酸是非常重要的。鹽酸是化工行業(yè)最為基礎的原料，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]。在對工業(yè)鹽酸進行生產時，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，鹽酸外送時也很容易出現(xiàn)廢氣外溢的情況，因此有必要對鹽酸生產過程中的廢氣處理措施進行分析，提出相應的改進措施。

1 氯化氫回收方法

當前氯化氫的回收方法包括化學法、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 水洗法生產鹽酸

采用氫氣與氯氣來合成鹽酸，冷卻后進入調料塔，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 一級膜式吸收與二級絕熱吸收

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

1.3 二級膜式吸收

采用氫氣與氯氣在合成爐內進行硫化氫氣體的合成，在冷卻器中冷卻，采用一級膜式塔進行吸收后，采用二級膜式吸收塔進行吸收，將尾氣放空。由于二級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，在二級膜式吸收塔中吸收，然后進行排放。

1.5 三合一式生產工藝

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，生產出牙酸產品后，采用水流噴射泵將尾氣夾帶排入地溝。

2 常用鹽酸生產工藝

對氯化氫進行處理，得到的氫氣與氯氣經緩沖罐、阻火器以及流量調節(jié)閥等按照適當比例進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入合成爐頂部，經處理后進入吸收段。稀酸持續(xù)吸收氯化氫，此時氣體中酸濃度持續(xù)增高，氯化氫濃度逐漸降低，石墨爐底部的風頭對最終殘留的氯化氫作氣液分離處理，濃鹽酸進入鹽酸儲罐[4]。未能完全吸收的氯化氫送入尾氣塔底部，來自轉子流量計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，稀鹽酸經液封進入石墨爐。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能取得比較好的效果。盡管當前鹽酸生產工藝不斷改進，新材料不斷應用，新技術不斷產生，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。

鹽酸生產工藝中，放空尾氣的氣體成分主要有CO2、HCl以及H2等，當生產過量時，氫氣會被自然放空。鹽酸生產時，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其進行處理。

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

4 廢氣處理改進措施

4.1 改進水流噴射泵

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尾氣中的氯化氫氣體進行處理。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，改善工作場所環(huán)境。

4.2 針對鹽酸儲罐泵常開的解決措施

高純酸是離子膜制堿的必需品，因此高純酸的生產通常不中斷，廢酸循環(huán)泵長時間開機，鹽酸儲罐循環(huán)以及鹽酸裝車時，循環(huán)泵都要開機來吸收廢氣，因此循環(huán)泵的功率就會對廢氣處理效果造成直接影響。首先要對現(xiàn)有設備的使用功率進行檢查，分析其設備參數(shù)是否能夠滿足生產的需要。常見的循環(huán)泵參數(shù)為：高純酸循環(huán)泵的功率為15 kW，轉速為2 900 rpm，揚程為50 m，流量為30 m3/h；廢酸循環(huán)泵的功率為22 kW，轉速為2 900 rpm，揚程為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需要的。

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

5 鹽酸生產廢氣處理改進案例

5.1 工藝流程

某鹽酸生產企業(yè)的鹽酸生產工藝為合成爐產生高溫HCl，進入冷卻盤管冷卻，待其溫度降低為180℃以下時，進入石墨冷卻器繼續(xù)降溫至45℃以下，之后進入一級膜吸器，將產酸吸收，沒有吸收的HCl 則采用二級膜吸器進行吸收，尾氣吸收塔處理來自二級膜吸器的HCl 尾氣，對尾氣進行三級回收。HCl 經三級吸收后，總回收率達到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，這些過量氫會進入制酸系統(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，酸水還會對水泥設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，吸收水進入地溝，流量為15 m3/h。酸性水直接排放，對環(huán)境造成嚴重污染，還增加了原料的消耗。除此之外，水的消耗量也比較大。這就要求對廢氣處理工藝進行改進，從而減少污水排放，保護環(huán)境。

5.3 治理措施

5.3.1 一次處理

該鹽酸生產企業(yè)規(guī)模龐大，鹽酸生產量增多，噴射泵吸水量不斷增加，排污費用以及一次水費都越來越多。吸收水大量排放引起廢水污染，廢水處理費用不斷增加。檢測吸收下水發(fā)現(xiàn)，下水多為中性，具有回收利用的價值。因此采用循環(huán)水池儲存噴射泵排放的下水，儲存的下水用于循環(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 時常有一定變化，有的時候情況比較嚴重，pH 值為0 而形成了酸性水，這嚴重污染了循環(huán)水的水質，酸性水也會損壞、腐蝕設備。情況嚴重，因此需要進行二次處理。

二次處理時，尾氣吸收水不進入循環(huán)水系統(tǒng)，而是作為吸收水的來源進入酸罐揮發(fā)氣吸收塔，來自吸收塔的稀酸水作為三級填料吸收塔的吸收水進行配酸。盡管該公司產量較大，但是鹽酸市場變化，有的時候噴射泵的吸收水量與鹽酸的產量并不協(xié)調，存在酸產量小而吸收水量大的問題，產生的問題是有的具備循環(huán)利用價值的吸收水被外排，造成浪費，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，因此有時還是會污染環(huán)境，仍然需要進行完善。

5.3.3 三次處理

實踐發(fā)現(xiàn)，將地下吸收水集水池設置于酸罐揮發(fā)氣吸收塔的周圍，將氟泵設施配置于集水池周圍。來源于噴射泵的吸收水進入酸罐揮發(fā)器吸收塔進入吸收水集水池，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)水來重復使用；另一些稀酸水用于產酸，還能作為發(fā)酸尾氣吸收塔的吸收水，這樣整個水系統(tǒng)實現(xiàn)了全部循環(huán)，尾氣吸收水的問題得到了根本的解決，實現(xiàn)了零排放尾氣吸收水。

實踐過程中發(fā)現(xiàn)，噴射泵停止使用一次吸收水一段時間后，此時地下吸收水集水池水位降低，這就要適時補充一次水。在設計過程中，出于保障生產穩(wěn)定、安全運行的考慮，原一次水被保留，采用截水閥來控制，工作人員結合生產實際來進行調整。這樣就取得了很好的環(huán)保與節(jié)水的效果。

4 結語

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