氯堿焚燒裝置影響正常運(yùn)行的因素及處理方法

辛加國(guó)

（中國(guó)石化齊魯分公司氯堿廠，山東 淄博255411）

在乙烯法聚氯乙烯的生產(chǎn)過(guò)程中，乙烯、氯氣直接氯化反應(yīng)以及氯化氫、氧氣和乙烯的平衡氧氯化反應(yīng)生成粗二氯乙烷，精餾后的二氯乙烷經(jīng)過(guò)高溫裂解及精餾后得到氯乙烯。該工藝反應(yīng)復(fù)雜，副反應(yīng)較多，因此產(chǎn)生的精餾尾氣和二氯乙烷高低沸物廢液成分復(fù)雜。如何對(duì)其回收利用、減少環(huán)境污染成為企業(yè)環(huán)保管理的難題。

目前普遍采用壓縮、冷卻等物理方法處理，尾氣和二氯乙烷廢液引入焚燒系統(tǒng)焚燒，同時(shí)副產(chǎn)鹽酸和蒸汽綜合利用。

1 工藝流程

焚燒系統(tǒng)主要由焚燒爐、急冷換熱器、石墨噴淋塔、三級(jí)鹽酸吸收裝置（含脫色）、SCR脫硝反應(yīng)器、煙囪等靜設(shè)備以及助燃風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、急冷循環(huán)泵、吸收塔循環(huán)泵等動(dòng)設(shè)備組成。

從主裝置產(chǎn)生的高沸物和低沸物通過(guò)緩沖罐后經(jīng)增壓泵進(jìn)入焚燒爐燃燒器中部燒嘴，采用壓縮空氣為霧化介質(zhì)，將廢液霧化成霧滴后進(jìn)入焚燒爐的高溫段進(jìn)行高溫焚燒。干廢氣、濕廢氣和罐區(qū)廢氣通過(guò)各自的管路送入焚燒爐上不同位置的燒嘴。每個(gè)燒嘴均通過(guò)助燃風(fēng)機(jī)單獨(dú)配風(fēng)。燃燒溫度控制在1 100℃以上，燃燒產(chǎn)生的煙氣主要成分是CO2、H2O、NOx和微量HCl、Cl2，并有大量的N2和部分過(guò)剩O2。

焚燒爐正常運(yùn)行時(shí)需要燃?xì)庾鳛殚L(zhǎng)明燈進(jìn)行輔助燃燒，輔助燃料還在烘爐、升溫時(shí)使用，輔助燃料通過(guò)燃料控制系統(tǒng)分為燃料管路和點(diǎn)火管路（長(zhǎng)明燈）。

焚燒爐出來(lái)的高溫?zé)煔夂写罅繜崮?，高溫?zé)煔馐紫韧ㄟ^(guò)急冷換熱器回收煙氣中的大部分熱量，以達(dá)到節(jié)能的目的，可產(chǎn)生1.0 MPa的飽和蒸汽并入公用工程的蒸汽管網(wǎng)。急冷換熱器出口煙氣溫度設(shè)計(jì)為200℃，避開(kāi)200～500℃二惡英再生成溫度區(qū)間，盡量減少二惡英的生成。急冷換熱器出來(lái)的高溫?zé)煔庵苯舆M(jìn)入噴淋塔，通過(guò)噴淋使煙氣繼續(xù)降至100℃以下，為后續(xù)酸吸收系統(tǒng)吸收煙氣中的氯化氫創(chuàng)造溫度條件。通過(guò)采用先進(jìn)的燃燒器和焚燒爐設(shè)計(jì)，合理配風(fēng)、提高湍流度，改善傳熱、傳質(zhì)效果，提高焚燒效率等措施，全方位地進(jìn)行二惡英的防治，以保證煙氣中二惡英的排放濃度達(dá)標(biāo)。

急冷后的煙氣通過(guò)三級(jí)鹽酸吸收塔將煙氣中絕大部分的HCl進(jìn)行吸收，經(jīng)樹(shù)脂脫色后產(chǎn)出較純凈的鹽酸。通過(guò)三級(jí)鹽酸吸收塔后的煙氣進(jìn)入堿洗塔，以保證煙氣中HCl排放濃度在20 mg/m3以下，Cl2排放濃度在5 mg/m3以下。從堿洗塔出來(lái)的40℃煙氣需要通過(guò)管道內(nèi)置的加熱機(jī)加熱至200℃后進(jìn)入SCR脫硝反應(yīng)器，確保異常情況下外排廢氣氮氧化物達(dá)標(biāo)排放。

2 影響正常運(yùn)行的因素

（1）廢氣焚燒入口阻火器堵塞。來(lái)自氯乙烯裝置和罐區(qū)的干濕廢氣夾帶少量液滴，在進(jìn)入焚燒爐前會(huì)逐步凝結(jié)成液體，附著在廢氣焚燒入口阻火器上，長(zhǎng)期運(yùn)行造成結(jié)焦堵塞，導(dǎo)致廢氣總管壓力升高，進(jìn)爐膛的廢氣量逐步降低，影響有機(jī)廢氣正常焚燒，需要停燒廢氣，并對(duì)阻火器進(jìn)行清理。此時(shí)為滿足有機(jī)廢氣全部達(dá)標(biāo)排放的要求，只能開(kāi)備用爐處理焚燒廢氣，增加了頻繁開(kāi)停爐等風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)。

（2）焚燒尾氣堿洗塔堵塞。堿洗塔運(yùn)行一段時(shí)間后，液相分布器噴嘴存在結(jié)垢現(xiàn)象，填料也因結(jié)垢減少了吸附面積，影響氯化氫去除效果，同時(shí)可能造成系統(tǒng)憋壓，產(chǎn)生安全隱患。在日常運(yùn)行過(guò)程中，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)噴嘴嚴(yán)重結(jié)垢憋壓導(dǎo)致分布器管線斷裂，出現(xiàn)洗滌塔循環(huán)液偏流，氣相短路，導(dǎo)致外排尾氣氯化氫濃度升高，造成瞬時(shí)濃度超標(biāo)，存在較大環(huán)保違法風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)只能進(jìn)行酸洗，去除結(jié)垢鹽分，緩解堿洗塔受到的影響。

（3）高低沸物霧化壓縮風(fēng)壓力波動(dòng)，影響焚燒質(zhì)量。霧化配風(fēng)直接影響液體物料氣化裂解過(guò)程，導(dǎo)致液體物料焚燒不徹底，形成顆粒物進(jìn)入酸回收系統(tǒng)，產(chǎn)生黑酸，煙氣冒黑煙。一旦發(fā)現(xiàn)立即停燒廢液，避免因焚燒不徹底導(dǎo)致黑酸產(chǎn)生。停止焚燒廢液過(guò)程中，極易造成短期氮氧化物等污染物超標(biāo)。

（4）酸洗石墨噴淋塔換熱管泄漏。因長(zhǎng)期運(yùn)行或非正常操作導(dǎo)致石墨噴淋塔內(nèi)列管損壞，造成循環(huán)水進(jìn)入酸回收系統(tǒng)，使鹽酸中鈣鎂離子超標(biāo)。如無(wú)備用石墨換熱器，重新制作將導(dǎo)致停車周期延長(zhǎng)，增加液體庫(kù)存，導(dǎo)致高庫(kù)存風(fēng)險(xiǎn)，影響正常生產(chǎn)。無(wú)備用石墨換熱器短時(shí)間內(nèi)將無(wú)法停車，如遇另一套備用焚燒設(shè)施檢修無(wú)法投用，后果只能是帶病運(yùn)行或裝置全部停車。

（5）焚燒爐膛內(nèi)產(chǎn)生金屬鹽類結(jié)焦。焚燒進(jìn)料中因工藝、腐蝕等因素導(dǎo)致鈉鹽、鐵鹽等進(jìn)入爐膛，金屬鹽在爐膛、列管內(nèi)結(jié)焦導(dǎo)致?tīng)t壓不斷升高，影響焚燒爐運(yùn)行周期。

3 處理方法

（1）為避免氣相帶料導(dǎo)致入口阻火器堵塞，采取的措施為：一是廢氣進(jìn)爐前增加冷卻器和分離器，回收廢液，降低尾氣的溫度，減少環(huán)境溫度的影響；二是增加雙阻火器，一主一副，發(fā)現(xiàn)堵塞及時(shí)切出清理投用，有效避免焚燒爐頻繁啟停等安全風(fēng)險(xiǎn)。

（2）造成尾氣洗滌塔內(nèi)結(jié)垢的物質(zhì)主要是碳酸鈉和碳酸氫鈉等鹽類。通過(guò)對(duì)比碳酸鈉、碳酸氫鈉和氯化鈉的溶解度可以看出，在操作溫度20～30℃內(nèi)，碳酸氫鈉極易結(jié)晶。在實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)中，當(dāng)配制5%濃度的氫氧化鈉溶液作為洗滌液時(shí)，結(jié)垢現(xiàn)象較輕，因此將洗滌液的配制濃度降低到5%，嚴(yán)格控制濃度，在洗滌液循環(huán)線上增加在線pH計(jì)，及時(shí)跟蹤洗滌液pH值，低于8即外送，避免碳酸氫鈉的生成，有效減少洗滌塔結(jié)垢現(xiàn)象。

堿洗塔設(shè)置雙層填料塔，上層為水洗噴淋，下層為堿洗循環(huán)，當(dāng)產(chǎn)生結(jié)垢堵塞現(xiàn)象時(shí)，下層循環(huán)降低pH值為酸洗循環(huán)，消除碳酸鈉等鹽分結(jié)垢，同時(shí)保證了外排尾氣達(dá)標(biāo)。

（3）為避免廢液焚燒過(guò)程中霧化風(fēng)壓力波動(dòng)，特別是供風(fēng)設(shè)備故障導(dǎo)致供風(fēng)管網(wǎng)壓力低等現(xiàn)象，配置專門(mén)的供風(fēng)系統(tǒng)或應(yīng)急供風(fēng)備用系統(tǒng)是十分必要的，可有效保證焚燒配風(fēng)壓力穩(wěn)定，使液體物料焚燒更加徹底。

（4）如出現(xiàn)石墨噴淋塔列管泄漏，為保證裝置運(yùn)行和焚燒副產(chǎn)鹽酸綜合利用，可利用高純水代替循環(huán)水對(duì)石墨噴淋塔進(jìn)行降溫，泄漏的純水進(jìn)入酸回收系統(tǒng)，不影響酸的質(zhì)量，此時(shí)緊盯酸濃度，調(diào)整配酸補(bǔ)水的量。通過(guò)實(shí)踐證明，該方法不影響正常操作，延長(zhǎng)了焚燒設(shè)施運(yùn)行時(shí)間。

（5）金屬鹽結(jié)焦不可避免，由于直接氯化單元產(chǎn)生的母液含有氯化鐵、氯化鈉等鹽類，排入高沸物中進(jìn)入焚燒爐就會(huì)影響爐膛結(jié)焦。因此穩(wěn)定直接氯化單元運(yùn)行，減少母液排放，可有效減少結(jié)鹽對(duì)爐膛的堵塞。如母液大量產(chǎn)生，必要時(shí)可考慮單獨(dú)外委作為危險(xiǎn)廢物委托處置。

4 改進(jìn)效果

通過(guò)工藝改進(jìn)，焚燒爐噴嘴結(jié)焦堵塞情況減少，尾氣洗滌塔結(jié)垢現(xiàn)象減少，焚燒設(shè)施運(yùn)行平穩(wěn)，同時(shí)焚燒過(guò)程副產(chǎn)鹽酸質(zhì)量也有很大提高，基本滿足廠內(nèi)其他裝置工藝需要。焚燒設(shè)施運(yùn)行檢修周期可延長(zhǎng)2倍多。

通過(guò)對(duì)有機(jī)廢氣和二氯乙烷高低沸物焚燒，副產(chǎn)蒸汽和鹽酸供廠內(nèi)裝置使用，從根本上消除了尾氣處理不達(dá)標(biāo)排放的難題，緩解了危險(xiǎn)廢物處置困境，且產(chǎn)生的副產(chǎn)物可以綜合利用，有效降低企業(yè)產(chǎn)品的綜合能耗，減少污染物排放。企業(yè)如果把清潔生產(chǎn)思路運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中，通過(guò)過(guò)程控制消減污染物排放量，通過(guò)末端綜合治理重新賦予污染物使用價(jià)值，最終可達(dá)到環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益雙贏，實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。