稀硫酸濃縮工藝運行問題及改善措施

王慶 徐偉劍

摘要：介紹稀硫酸濃縮裝置在運行中出現(xiàn)的問題和改善措施。針對稀硫酸濃縮裝置在生產(chǎn)過程中真空異常、稀硫酸含有氯氣吸收效果不好或水封失效會對環(huán)境造成影響等異常，制定改善措施，改善后達(dá)到稀硫酸濃縮裝置穩(wěn)定運行目的。

關(guān)鍵詞：稀硫酸;濃縮工藝;運行問題;改善措施

引言：我司離子膜燒堿裝置規(guī)模達(dá)到75萬噸/年。在離子膜燒堿生產(chǎn)過程中，每年約產(chǎn)生18000噸75%含氯廢硫酸。稀硫酸屬于危險廢物，為妥善處置該危險廢物，公司新建一套稀酸濃縮裝置，將75%含氯廢酸通過蒸發(fā)濃縮至80%以上，去除氯離子后進(jìn)行外銷，解決危廢處理的同時也給企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟效益。

1、生產(chǎn)工藝：本裝置采用負(fù)壓蒸酸器蒸發(fā)濃縮硫酸。

從燒堿裝置來的含氯稀硫酸通過調(diào)節(jié)流量后送蒸酸器在負(fù)壓條件下用蒸汽加熱蒸餾，蒸餾后產(chǎn)生的氣體通過洗滌塔用水洗滌除去蒸餾過程中夾帶的酸霧，洗滌后含氯廢氣通過吸收塔用堿液完全吸收后達(dá)標(biāo)排放。為了充分利用熱能，節(jié)省能源消耗，稀硫酸進(jìn)入蒸酸器前先與蒸餾后的高溫硫酸在酸酸換熱器中換熱，將溫度提高至75%硫酸的沸點之下后進(jìn)入蒸餾釜。經(jīng)回收熱能后的濃硫酸經(jīng)成品換熱器冷卻至常溫后發(fā)往罐區(qū)進(jìn)行銷售。

工藝流程圖如下：

2、運行中出現(xiàn)的問題和解決措施

該裝置于2018年10月投入試運行，在裝置運行過程中，發(fā)現(xiàn)裝置存在以下問題：

2.1真空泵故障率高

兩臺真空泵，一備一用，一臺機組于2019年5月因葉輪損壞嚴(yán)重送原廠家維修，另一臺自2019年5月運行2個月后，異響和振動明顯，故障和維修頻率不斷升高。觀察現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行真空正常為15kPa左右，而機組進(jìn)口壓力顯示為-0.098～-0.10MPa（真空泵設(shè)計壓力-0.1MPa）。原因分析：真空泵進(jìn)口氣量較小，真空泵長期在極限真空條件下運行時嚴(yán)重氣蝕，伴有大的振動和異響，從而導(dǎo)致葉輪故障損壞。解決措施：打開真空泵分離器出口至泵進(jìn)口的回流閥，調(diào)節(jié)真空泵進(jìn)口壓力在-0.08～-0.09MPa運行，避免真空泵在極限真空下運行。以上調(diào)整改善后，真空泵異響和振動消失，機組運行將近一年未出現(xiàn)明顯故障。

2.2吸收水罐排空口時常有氯氣和大量堿泡沫排出，污染環(huán)境

吸收水罐原設(shè)計有排氣口，保持吸收水罐常壓狀態(tài)，利用pH計在線監(jiān)控吸收水堿濃度。系統(tǒng)運行1個月后，pH計故障，維修多次無果，并經(jīng)常有氯氣從排氣口排至大氣和從排氣口排出大量堿泡沫的現(xiàn)象。原因分析：pH計故障，無法在線監(jiān)控吸收水堿濃度。為了防止堿濃度過低導(dǎo)致次氯酸鈉分解，要求每班取樣送檢驗室分析監(jiān)控吸收水堿濃度，但檢驗室的分析結(jié)果滯后，吸收水堿濃度往往不能真實反應(yīng)實時的情況，造成次氯酸鈉分解后氯氣從排氣口排出。解決措施：（1）對崗位人員進(jìn)行堿濃度分析培訓(xùn)，每班由崗位人員即時分析，當(dāng)堿濃度<1.5%后置換吸收水，提高堿濃度;（2）將吸收水罐排氣口連接吸收塔氣體進(jìn)口，防止含氯廢氣排至大氣;修改操作規(guī)程，規(guī)定排空口的有毒氣體報警儀報警時的吸收塔即時加堿操作;（3）將pH計變更為ORP儀（ORP儀在多套氯氣處理裝置的廢氣吸收系統(tǒng)中有成功應(yīng)用的經(jīng)驗），通過設(shè)定ORP高限報警值使得吸收水堿濃度在線監(jiān)控更加合理和安全。通過以上改善，自2019年10月運行至今未再發(fā)生該異常。

2.3稀硫酸罐易憋壓導(dǎo)致水封破、漏氯氣

稀硫酸罐為玻璃鋼材質(zhì)，為了保持玻璃鋼罐常壓狀態(tài)，設(shè)計了負(fù)壓下的吸氣閥和正壓下的水封。稀硫酸罐內(nèi)廢氯氣和真空泵出口的廢氯氣送吸收塔完全吸收后排放至大氣中。但是在吸收塔運行過程中，稀酸罐內(nèi)頻繁憋壓，時常導(dǎo)致稀酸罐水封被沖破，大量廢氯氣泄漏，造成環(huán)境污染。原因分析：（1）吸收水循環(huán)流量大，造成吸收塔內(nèi)持液現(xiàn)象發(fā)生;（2）吸收塔尾氣排放口無風(fēng)機驅(qū)動，堿性吸收水循環(huán)過程中產(chǎn)生的泡沫導(dǎo)致塔阻增大，酸罐憋壓。解決措施：將吸收水流量從4m3/h調(diào)節(jié)至2.5m3/h減少塔內(nèi)持液現(xiàn)象，同時將吸收水的循環(huán)溫度從15℃調(diào)節(jié)至25℃以減少吸收水泡沫的產(chǎn)生，酸罐憋壓現(xiàn)象基本消除，酸罐的壓力也從以往的6kPa下降至0-1kPa，且正常穩(wěn)定在0kPa。為了檢驗吸收水流量降低后的吸收效果，對吸收塔排放口尾氣中的含氯和氯化氫進(jìn)行檢測，結(jié)果均能達(dá)標(biāo)排放。

2.4 其它

（1）由于原設(shè)計的缺陷，稀硫酸泵故障頻率較高，通過工藝變更增加了稀硫酸投料泵的回流管路，緩解稀硫酸泵高出口壓力低流量對葉輪造成的損壞。

（2）稀酸罐采用工業(yè)水做液封，一段時間后，用于液封的工業(yè)水吸收溶解氯氣變成飽和氯水后，會不斷有氯氣從液封水中釋放出來，造成周圍環(huán)境輕微污染，為了改變這一現(xiàn)狀，將液封水換成15%的稀堿液并定期檢查更換液封，消除了水封釋放氯氣的現(xiàn)象，保證了良好的工作環(huán)境。

（3）將成品下酸取樣頻次從每班一次調(diào)整為每天一次，吸收水堿濃度從每班分析一次調(diào)整為依據(jù)ORP值監(jiān)控，大大減少了現(xiàn)場作業(yè)員的工作強度。

（4）制定吸收塔和蒸酸器每年檢查清洗一次預(yù)防性維修標(biāo)準(zhǔn)，更好發(fā)揮設(shè)備運行效率，減少故障率。

結(jié)語

借助在裝置運行中不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題并制定相應(yīng)的防范措施，不斷優(yōu)化工藝操作，維護(hù)稀硫酸濃縮裝置運行的更加穩(wěn)定高效。

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