鹽酸生產(chǎn)中尾氣吸收工藝改進(jìn)

李偉，趙連文，多春玲

(河北冀衡化學(xué)股份有限公司，河北 衡水 053000 )

河北冀衡化學(xué)股份有限公司(以下簡稱“冀衡化學(xué)”)氯堿車間鹽酸工段有2臺二合一鹽酸合成爐，其主要任務(wù)是消化未被完全液化的氯氣，平衡系統(tǒng)氯氣壓力，生產(chǎn)的高純鹽酸主要用于電解槽加酸、樹脂塔再生。

1 工藝簡述

一臺鹽酸合成爐型號為SKL-900，產(chǎn)能120 t/d，以下稱SKL-900合成爐；另一臺為副產(chǎn)蒸汽型合成爐，型號ZJF-50(H)，產(chǎn)能150 t/d，以下稱ZJF-50(H)合成爐。兩套鹽酸合成爐共用一套氯氣緩沖罐和氫氣緩沖罐。來自氫處理工序的氫氣純度(體積分?jǐn)?shù)，下同)≥98.08%，壓力≥18 kPa，進(jìn)入氫氣緩沖罐；氯氣來自氯氣液化工序尾氯分配臺，純度≥70%，尾氯中含氫體積分?jǐn)?shù)≤3.5%，通過減壓自動閥調(diào)節(jié)壓力至30～70 kPa后，進(jìn)入氯氣緩沖罐。氯氣、氫氣分別通過孔板流量計(jì)、調(diào)節(jié)自動閥滿足氯、氫體積配比1∶(1.2～1.4)，氫氣過量以保證氯氣充分燃燒，以及成品酸中游離氯質(zhì)量濃度≤60 mg/L。兩套鹽酸合成爐均采用自動點(diǎn)火方式。燃燒產(chǎn)生的高溫、高濕的HCl氣體，經(jīng)過石墨冷卻器降溫至40 ℃左右后，進(jìn)入一級降膜吸收器，未被吸收水完全吸收的HCl氣體進(jìn)入二級降膜吸收器;吸收水自吸收水高位槽通過位差進(jìn)入二級降膜吸收器吸收少量的HCl氣體后，再次進(jìn)入一級降膜吸收器吸收高濃度的HCl氣體，最終產(chǎn)出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31%的高純鹽酸。

ZJF-50(H)合成爐的尾氣通過水洗塔、汽液分離器最終進(jìn)入堿液吸收塔吸收，達(dá)到排放尾氣HCl質(zhì)量濃度≤20 mg/m3，符合《燒堿、聚氯乙烯工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15581—2016)排放要求。SKL-900二合一石墨鹽酸合成爐產(chǎn)生的尾氣通過吸收水罐上部的水力噴射泵后與吸收水混合，尾氣中的HCl氣體被吸收水再次吸收后排放。

2 生產(chǎn)中存在的問題

SKL-900合成爐采用水力噴射泵作為動力抽取降膜吸收器中的尾氣，因合成爐內(nèi)的HCl氣體經(jīng)過兩級降膜吸收器后的殘余氣體受到降膜吸收器冷卻溫度、吸收水溫度、水中的酸度及水量的影響，尾氣中含有少量未被完全吸收的HCl尾氣進(jìn)入吸收水罐，利用吸收水罐內(nèi)的稀酸(酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約為3%)再次吸收后，排放尾氣中的HCl氣體含量不符合排放要求。另外，冀衡化學(xué)合成氯化氫采用的是未被完全液化的純度較低的尾氯，由于尾氯中含雜質(zhì)氣體較原氯多，并且受下游用氯客戶不穩(wěn)定用量的影響，尾氯純度波動較大，造成爐壓波動較大，導(dǎo)致燃燒不充分，因此尾氣較多，產(chǎn)品質(zhì)量低，成品酸游離氯超標(biāo)(要求酸中游離氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤6 ×10-5)。改造前工藝流程如圖1所示。

圖1 改造前尾氣吸收工藝流程示意圖

3 工藝改進(jìn)

冀衡化學(xué)在原工藝基礎(chǔ)下，取消水力噴射泵作為尾氣吸收的動力，依靠氫氣與氯氣在合成爐內(nèi)混合燃燒后的爐壓(4 kPa，因過氫操作)作為動力輸出。為防止尾氣中含有較高溫度的HCl氣體，在二級降膜吸收器后增加兩臺填料塔。前一臺填料塔用稀酸罐內(nèi)的稀酸(酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約為3%)洗滌尾氣，達(dá)到降溫、冷卻的作用；另外一臺填料塔用20%氫氧化鈉溶液洗滌吸收后的氣體后，再排放。一級洗滌塔用的洗滌液與稀酸罐相連接，洗滌尾氣后的稀酸溶液再次進(jìn)入降膜吸收器，達(dá)到水的再利用，節(jié)約純水(經(jīng)檢測吸收尾氣后的水鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3%以下)。二級堿液洗滌塔吸收尾氣后變?yōu)楹杏坞x氯的水溶液(主要成分為次氯酸鈉和氯化鈉的水溶液)，經(jīng)過循環(huán)泵輸送至化鹽工序，用于除去粗鹽水中的有機(jī)藻類。改造后的工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后尾氣吸收工藝流程示意圖

4 改造效果

用氯化氫合成爐內(nèi)氯氣、氫氣燃燒后產(chǎn)生的爐壓作為動力替代水力噴射泵的負(fù)壓后，爐壓大大降低(改造前爐壓4 kPa，改造后爐壓0.2 kPa)，并且運(yùn)行穩(wěn)定，爐內(nèi)火焰燃燒高度相對較低，火焰寬度增加，火焰亮度增強(qiáng)，并且對原料氯氣純度的波動影響較低，操作彈性增大，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品游離氯合格[實(shí)際游離氯控制在(2～2.8)×10-5，小于指標(biāo)值6×10-5]。另一方面,未改造前受到爐壓影響，產(chǎn)量受到約束；改造完畢后，相對提高了產(chǎn)量。

排放尾氣中HCl質(zhì)量濃度≤20 mg/m3，符合《燒堿、聚氯乙烯工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15581—2016)排放要求。

取消水力噴射泵后，隨即停用了1臺循環(huán)水泵，每天節(jié)電135 kW·h，工業(yè)用電電價(jià)按0.68元/(kW·h)計(jì)算，年節(jié)約電費(fèi)30 600元(按年運(yùn)行時(shí)間8 000 h計(jì))。