乙炔清凈系統(tǒng)改造運行小結(jié)

張王平，龐錦江

(云南天冶化工有限公司，云南 文山 663000)

云南天冶化工有限公司(以下簡稱天冶化工)采用先進的干法技術生產(chǎn)乙炔，粗乙炔中含有的硫化氫、磷化氫等雜質(zhì)會使氯乙烯合成過程中使用的觸媒中毒失效，造成觸媒使用壽命降低、消耗增加，因此需要增加乙炔清凈工藝將粗乙炔中的硫磷雜質(zhì)去除。乙炔清凈次氯酸鈉配制系統(tǒng)采用濃次氯酸鈉稀釋加氯氣調(diào)節(jié)pH的方式配制，同時采用吹除后的廢次氯酸鈉作為稀釋液，配制的反應在文丘里反應器中完成，得到的合格次氯酸鈉溶液采用泵送至清凈二塔，用于氧化乙炔中的硫化氫、磷化氫等雜質(zhì)。

1 乙炔清凈工藝

1.1 乙炔清凈

由總管換熱器來的粗乙炔氣分兩路，一路經(jīng)阻火器、分離器進入乙炔氣柜貯存；另一路經(jīng)過脫硫塔初步除去硫化氫后進入乙炔壓縮機進行加壓，升壓后進入第一、二清凈塔與次氯酸鈉直接接觸進行反應，把粗乙炔中的磷化氫(PH3)、硫化氫(H2S)雜質(zhì)進行氧化。之后，進入堿洗塔把清凈產(chǎn)生的酸性物質(zhì)進行中和、去除，得到的精乙炔送至合成工序使用。配制好的次氯酸鈉由次氯酸鈉高位槽從第二清凈塔底部出口管補充進入塔內(nèi)，經(jīng)過清凈泵循環(huán)，根據(jù)清凈二塔的液位控制，多出的次氯酸鈉液進入第一清凈塔進行循環(huán)。循環(huán)多出的次氯酸鈉液進入廢次氯酸鈉貯槽。清凈二塔加入量是根據(jù)分析清凈一塔及二塔的次氯酸鈉有效氯含量來控制。

1.2 次氯酸鈉配制

次氯酸鈉配制采用兩級配制，氯氣來自燒堿廠用氯氣緩沖罐儲存使用，濃次氯酸鈉(10%)來自燒堿廠用濃次氯酸鈉槽儲存使用。濃次氯酸鈉由次氯酸鈉配制泵送入一級文丘里，加工業(yè)水混合稀釋至質(zhì)量分數(shù)為1%左右，pH為7～8[1]的次氯酸鈉后自流入一級配制槽。若pH>8，則在一級文丘里充入少量氯氣調(diào)節(jié)。一級配置槽中質(zhì)量分數(shù)為1%的次氯酸鈉由泵打至二級文丘里與吹除液混合稀釋至有效氯質(zhì)量分數(shù)為0.08～0.12%[1]，然后自流進入次氯酸鈉槽儲存。合格的次氯酸鈉再由次氯酸鈉泵送入次氯酸鈉高位槽，次氯酸鈉靠重力自流進入清凈二塔供清凈使用。清凈一塔來的廢次氯酸鈉進入廢次氯酸鈉貯槽緩沖貯存，由廢次氯酸鈉泵送至吹除塔吹脫溶解乙炔，經(jīng)過吹脫的吹出液自流進入吹出液儲槽，由吹出液泵送至二級文丘里進行次氯酸鈉配制。吹出液槽設有曝氣裝置，用羅茨風機從儲槽底部充入空氣使吹出液中的溶解乙炔充分解析，避免乙炔溶解在復配液中，復配時與氯氣接觸發(fā)生反應。吹除液循環(huán)使用后產(chǎn)生的含鹽廢液部分進入廢次氯酸鈉深度處理單元。

2 乙炔清凈系統(tǒng)改造

天冶化工乙炔清凈系統(tǒng)設計，2014年化工投料試車后，發(fā)現(xiàn)次氯酸鈉消耗高，同時吹除液復配時容易與氯氣反應生產(chǎn)氯乙炔，發(fā)生爆鳴甚至爆炸[2]。因此在試車結(jié)束到投產(chǎn)期間對乙炔清凈系統(tǒng)進行了部分改進。

2.1 干法乙炔四塔清凈

傳統(tǒng)的乙炔清凈采用3塔清凈，即2臺清凈塔和1臺堿洗塔。清凈塔內(nèi)采用次氯酸鈉溶液進行循環(huán)，粗乙炔中的硫化氫(H2S)、磷化氫(PH3)雜質(zhì)進行氧化，堿洗塔內(nèi)用15%左右的燒堿循環(huán)中和清凈產(chǎn)生的酸性物質(zhì)。

天冶化工在試車期間乙炔通量在 3000 m3/h 左右，新鮮次氯酸鈉補充量達到 45 m3/h，而清凈次氯酸鈉配制能力 60 m3/h，不能滿足天冶化工12萬t PVC生產(chǎn)所需的乙炔用量清凈。 2014年試車期間，采用不同的循環(huán)液對粗乙炔氣內(nèi)的雜質(zhì)進行吸收處理，并采用色譜進行分析統(tǒng)計[3]，結(jié)果如表1。

表1 不同清洗液清洗后乙炔雜質(zhì)含量

從表1可知，發(fā)現(xiàn)H2S能被15%的燒堿溶液完全吸收，PH3則不能被15%燒堿溶液吸收。

2015年，天冶化工在乙炔壓縮機前增加一臺脫硫塔，脫硫塔采用15%的燒堿作為循環(huán)液[4]，用于吸收粗乙炔中的硫化氫氣體，形成干法乙炔4塔清凈工藝。

2.2 次氯酸鈉配制系統(tǒng)改造

天冶化工乙炔清凈次氯酸鈉配制采用兩套文丘里吹除液+燒堿+氯氣。吹除液來自吹除液槽，由吹除液泵送入文丘里；15%燒堿來自堿液配制泵經(jīng)過流量計進入文丘里與來自氯氣緩沖罐的氯氣進行化學反應生產(chǎn)次氯酸鈉。配制液自流進入次氯酸鈉成品槽儲存，合格的次氯酸鈉再由次氯酸鈉泵送入清凈二塔供清凈使用，不合格的次氯酸鈉送入廢次氯酸鈉槽。清凈一塔來的廢次氯酸鈉進入廢次氯酸鈉貯槽緩沖貯存，由廢次氯酸鈉泵送至吹除塔，吹除溶解的乙炔后自流進入進入吹除液槽用于次氯酸鈉配制，如此循環(huán)使用。吹除液循環(huán)使用后產(chǎn)生的含鹽廢液部分進入乙炔發(fā)生用水；吹除液復配時溶解的微量乙炔與氯氣反應生產(chǎn)氯乙炔，發(fā)生爆鳴現(xiàn)象，對裝置的安全生產(chǎn)影響較大。

2015年，第二輪試車結(jié)束后，天冶化工對次氯酸鈉配制系統(tǒng)進行了改造，將氯氣加燒堿加復配液的化學配制改為10%濃次氯酸鈉加水的物理稀釋配制，一級配制采用工業(yè)水加10%的濃次氯酸鈉稀釋，二級配制采用1%的次氯酸鈉加復配液稀釋[5]。配制時采用氯氣調(diào)節(jié)pH值。

2.3 次氯酸鈉復配液系統(tǒng)改造

天冶化工次氯酸鈉復配液只經(jīng)過吹除塔吹除后并用于復配，吹除風機流量波動或跳停時，容易造成吹脫效果差，乙炔吹脫效果差造成復配液溶解乙炔，復配時與氯氣反應，發(fā)生爆鳴。

2015年，天冶化工經(jīng)過技改在吹除液槽內(nèi)增加一套曝氣系統(tǒng)，8個爆氣頭布置在儲槽底部，經(jīng)過羅茨風機增壓的空氣從爆氣頭噴出，保證儲槽內(nèi)的液體處于翻滾狀態(tài)，使乙炔氣再次析出，降低溶解量；同時設計兩臺羅茨風機一開一備，保證曝氣正常。

2.4 改造后分析統(tǒng)計

改造后結(jié)果見表2、表3。

表2 脫硫塔進出口硫化氫分析結(jié)果

表3 吹除液槽溶解乙炔分析結(jié)果

通過表2、表3看出，效果比較明顯，可以大大減少粗乙炔中夾帶的硫化氫，從而減少次氯酸鈉使用量；同時,吹除液槽增加爆氣系統(tǒng)可以使復配液中溶解乙炔的含量減少，對次氯酸鈉配制系統(tǒng)的安全保障有貢獻。