氯乙烯工業(yè)鹽酸回用工藝的研究與應用

燕曉榮(青海鹽湖元品化工有限責任公司，青海 格爾木 816099)

0 引言

在氯乙烯生產(chǎn)過程中可能會產(chǎn)生大量的污染問題，工業(yè)鹽酸的污染問題十分嚴峻。為此，要求針對氯堿工業(yè)進行嚴格規(guī)范，針對沒有經(jīng)過脫汞處理的污水，嚴格禁止排放，同時，嚴禁銷售未經(jīng)脫汞處理的鹽酸，需要針對污水和鹽酸進行處理，以促進其回用。

1 工業(yè)鹽酸回用工藝

1.1 脫吸后回用至泡沫脫酸塔

現(xiàn)階段，在聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)之中，一般采取鹽酸常規(guī)脫吸裝置進行產(chǎn)品制備，要求從濃酸之中脫吸出HCL氣體，并針對氣體進行高效回用，將濃度為21%～24%之間的鹽酸進行回用，輸送至泡沫脫酸塔中，并針對稀酸產(chǎn)物予以外銷處理。采取常規(guī)的脫吸操作進行稀酸處理，其產(chǎn)物中的酸液濃度相對較低，且含有較多的雜質。在國家環(huán)保政策的深入推進下，此類產(chǎn)物已經(jīng)逐漸被市場所淘汰，為此，必須積極展開對于副產(chǎn)鹽酸回用技術的優(yōu)化改造[1]。

1.2 鹽酸深度解析

一般采取以下兩種方式實施鹽酸深度解析處理：第一，1步法，按照一定的比例，將濃度為31%的鹽酸和氯化鈣溶液進行混合，并將其輸送到解析塔之中，針對溶液中的酸濃度進行深度解析處理，將其酸濃度降到1%；第二，2步法，針對濃度為31%的鹽酸進行常規(guī)脫吸處理，待結束脫吸操作后，依托于深解析系統(tǒng)，實現(xiàn)對濃度為21%的稀鹽酸的深度解析處理，將酸濃度調整為1%。

現(xiàn)階段，國內廠家一般采取2步法解析工藝的手段予以處理，將酸濃度降低到1%，并在水洗塔中予以回用，以實現(xiàn)良好的零排放效果。然而，在正常生產(chǎn)時，鹽酸深解析裝置中仍然存在部分處于高溫環(huán)境中的管道設備，可能造成襯里管道損傷，導致管道鼓包和脫落現(xiàn)象頻發(fā)，帶來一定的漏酸風險。要求利用氯化鈣溶液作為共沸打破物，針對深解析系統(tǒng)進行處理，然而系統(tǒng)的運行時間較長，則會帶來一定的氯化鈣結晶風險，對管道及設備造成不同程度的堵塞。為此，要求采取定期停車的形式予以清理，并重新配置氯化鈣溶液，以實現(xiàn)良好的維修效率，讓系統(tǒng)得以維持長期穩(wěn)定生產(chǎn)。

1.3 采用組合塔回用工業(yè)鹽酸工藝

采用組合吸收塔回用技術的形式，可以實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益。通過組合吸收塔的形式，吸收濃度為23%的稀酸，同時借助塔內濃酸和稀酸的循環(huán)作用進行氯化氫的解吸，以鹽酸常規(guī)解吸系統(tǒng)為媒介，吸收其中濃度為23%的稀鹽酸，并在稀酸槽之中通循環(huán)水的形式，針對常規(guī)脫吸生產(chǎn)的濃度為23%稀鹽酸進行冷卻處理，同時，通過-35℃冷凍鹽水實現(xiàn)對于上述產(chǎn)物的冷卻處理，在冷卻處理后，溫度一般可以保持在9～12℃，并將終產(chǎn)物儲存在常規(guī)脫吸系統(tǒng)的稀酸槽之中，同時，借助稀鹽酸泵的形式進行稀酸輸送，將其傳輸?shù)铰纫蚁┭b置之中，以用作組合塔補充液。

針對稀酸槽中的稀酸物質，可以借助稀酸循環(huán)泵將其輸送至稀酸冷卻器中，利用-35℃冷凍鹽水將其冷卻至5～8℃后進入組合吸收塔，從組合塔的中部位置向稀酸槽之中進行循環(huán)，通過回流作用，將回稀酸槽中的稀酸濃度控制在27%左右。要求將小部分稀酸向組合塔下端進行補充，以制備出濃度系數(shù)為33%的濃酸。利用濃酸循環(huán)泵將組合吸收塔塔釜之中的濃酸經(jīng)濃酸冷卻器向組合塔中部進行傳輸，通過循環(huán)吸收作用，不斷提升酸溶液的濃度，待溶液濃度達到33%以上，輸送至濃酸貯槽，進行常規(guī)脫吸處理。通過稀酸的形式進行吸收，在正常的工藝流程中，無需進行生產(chǎn)水的補充也不會出現(xiàn)工業(yè)酸[2]。

2 鹽酸回用工藝方案

2.1 改造原理

通過組合吸收塔的形式進行氯乙烯工業(yè)鹽酸的處理，要求針對水洗塔和泡沫脫酸塔予以拆除，同時安裝組合吸收塔。由于目前的設備安裝情況和生產(chǎn)實際存在較大的差異，可能為鹽酸回用工藝的高效開展帶來一定的困難。要求充分利用組合吸收塔回用鹽酸工藝，結合鹽酸在低溫環(huán)境中的吸收特性，實現(xiàn)對于鹽酸的高效回用，針對氯乙烯裝置稀酸冷卻器、濃酸冷卻器等設備予以優(yōu)化，使脫吸處理后的鹽酸溫度得到切實降低，以更好適應鹽酸回用的需求。同時，針對換熱面積較大的鹽酸脫吸塔再沸器予以更換調整，以促進鹽酸脫吸裝置產(chǎn)能的提升，切實提升HCL氣體的回用度，減少鹽酸副產(chǎn)量[3]。

2.2 工藝流程

首先，需要利用經(jīng)過常規(guī)脫吸處理的稀鹽酸，將其補充到水洗塔中，以實現(xiàn)對于生產(chǎn)水的有效替代?？梢詫⒋诉^程中濃度為22%的稀鹽酸分成兩部分，其中一部分依托于稀酸循環(huán)泵的形式，在水洗塔中進行循環(huán)，在循環(huán)過程中，可以借助-35℃冷凍鹽水進行冷卻處理，將冷卻器出口位置出的稀酸溫度控制在5℃以內，讓稀酸的吸收效果可以得到充分保障。另一部分則采取分流調節(jié)閥的形式進行分流處理，將其調整到泡沫塔之中，借助濃酸泵的循環(huán)作用，吸收產(chǎn)物中的氯化氫，并借助-35℃冷凍鹽水實現(xiàn)對泡沫塔的冷卻處理，以促進鹽酸濃度提升，將其調整到33%。同時，針對濃酸泵的出口閥門位置予以調節(jié)，以實現(xiàn)高效的濃鹽酸輸送，將其傳輸?shù)禁}酸常規(guī)脫吸系統(tǒng)之中，并針對脫吸系統(tǒng)之中的進酸流量予以高效調節(jié)，讓水洗塔、脫析液和泡沫塔的穩(wěn)定性得到充分保障，將其儲存到脫吸系統(tǒng)的稀酸儲槽之中，并通過稀酸輸送泵向水洗塔之中傳輸，以促進鹽酸在系統(tǒng)之中的循環(huán)，實現(xiàn)對于鹽酸的高效利用。

其次，為了有效避免系統(tǒng)異常情況，減少機前系統(tǒng)中的過酸現(xiàn)象，要求在水洗塔頂部位置處配備生產(chǎn)水補水管線，同時，在底部位置配備自動排污管線，確?？梢栽诎l(fā)生異常情況的第一時間展開對于產(chǎn)物酸濃度的合理化控制，以免出現(xiàn)機前系統(tǒng)過酸的問題，對設備造成嚴重腐蝕。

最后，針對換熱面積在120 m2左右的脫吸塔再沸器予以調整，更換為170 m2的再沸器，以促進脫吸塔溫度的提升，降低裝置中的稀酸濃度，減少蒸汽損耗，實現(xiàn)良好的稀酸回用效果。

3 篩板塔結構

篩板塔一般包括塔身、溢流管和篩板等結構，為更好應對鹽酸腐蝕和氯乙烯溶脹的問題，可以在塔身位置處進行橡膠內襯，并在此基礎上外襯石墨磚，所有的襯里厚度可達33毫米，至于篩板，則需要通過6～8 mm厚度的酚醛玻璃布層壓板進行包裝，并經(jīng)由鉆孔進行加工。一共有6塊篩板裝置，可以分布在不同的塔身法蘭之間，以促進塔身截面積整體利用率提升。

溢流管裝置通常由玻璃鋼管制備而成，通過第一塊塔板進行吸收水吸入工作，并且在篩板中和上升的粗VCM氣進行親密接觸。在所形成的泡沫層結構中，可以通過氣液的形式實現(xiàn)質量傳遞。在水吸收作用下，粗VCM中的HCL可以形成鹽酸，并通過溢流管作用向下一層篩板之中流動，在每塊篩板位置上進行重復傳質操作。針對加水量予以靈活控制，以實現(xiàn)對于篩板泡沫層停留時間的靈活調節(jié)，讓酸性溶液中的質量分數(shù)可以達到28%～33%。

針對上、下篩板進行處理，需要通過具有不同開孔率的篩板，以更好應對進出口氣量的差異，讓篩板上的各個位置都可以建立較好的泡沫層結構，在此過程中，要求將空塔氣速、篩板孔速和溢流管液體流速分別控制在0.8～1.4 m/s、7.5～13.0 m/s和低于0.1 m/s。要求盡量保證篩板塔身的垂直度，以降低塔身傾斜的風險，讓塔板之中的上液層不會向某一特定方向傾斜，讓泡沫層的質量得到充分保障，以實現(xiàn)良好的吸收效果；其次，要求盡量保持篩板的水平狀態(tài)，將篩板上的泡沫層高度控制在均勻的狀態(tài)上，以強化氣液的接觸，讓傳質傳熱過程得到充分保障；最后，可以借助0.1～0.2 mm的80型絲網(wǎng)，將塔頂卷成圓餅狀，并進行反復重疊處理，將其重疊至3層。

相關研究表明，在經(jīng)過絲網(wǎng)層裝置時，夾帶酸霧的氣流可能與網(wǎng)表面發(fā)生嚴重碰撞，并形成一定量的霧滴，霧滴被補集后會沿絲網(wǎng)的方向向下流動，直到流到兩個絲網(wǎng)交叉處后，通過絲網(wǎng)表面的張力作用，進行大面積聚集。如果聚集后的質量大于上升氣流，則霧滴滴入塔板之中，相應的分離效率可以達到98%。

4 工藝改造的意義

與現(xiàn)階段應用較為頻繁的填料塔氯化氫吸收工藝相比，優(yōu)化后的工藝表現(xiàn)出如下優(yōu)勢：首先，技術手段先進，工藝流程相對較為合理，具有良好的氯化氫吸收效率，且工藝操作的靈活性相對較大，便于控制；其次，可以有效減少企業(yè)在工藝流程中的成本投入，且經(jīng)濟效益較為突出，優(yōu)化結果十分突出，可以有效降低水消耗量和污水處理量，切實降低環(huán)境污染；再次，副產(chǎn)物鹽酸的溫度相對較低，且濃度一般較高，可以將鹽酸副產(chǎn)物的質量分數(shù)控制在30%以上，便于進行安全運輸銷售；最后，針對濃度系數(shù)為31%的鹽酸進行回用，可以切實提升企業(yè)的經(jīng)濟效益，有效避免稀酸單體溶解過程中的損失。

5 結語

通過鹽酸回用技術，可以將脫吸處理后的稀鹽酸向水洗塔之中傳輸，以取代生產(chǎn)水的位置，有效減少副產(chǎn)物鹽酸的產(chǎn)量，起到節(jié)約用水的效果。針對脫吸作用所產(chǎn)生的稀酸進行循環(huán)利用，將其傳輸?shù)交赜盟此b置中，可以實現(xiàn)良好的鹽酸循環(huán)回用效果，避免產(chǎn)生過量的工業(yè)鹽酸，為行業(yè)內鹽酸回用方式的發(fā)展奠定堅實的基礎。