60k t/a盐酸深度解析装置的设计与探讨

2015-12-21李玉华浙江中程信工程技术有限公司浙江杭州310007

化工管理 2015年14期

李玉华（浙江中程信工程技术有限公司，浙江杭州 310007）

国内外PVC生产所需要的氯化氢均为合成高纯氯化氢，利用废酸解析生成的氯化氢用于VCM合成未见报导，主要原因是废酸中杂质较多，通过常规的盐酸解析氯化氢纯度无法满足VCM的生产要求。ADC发泡剂母液，杂质处理难度较大，本装置的设计开辟了以废酸原料生产聚合级氯化氢的工业化装置的先河，是对盐酸解析提纯氯化氢工艺提出了新的挑战。

1 国内盐酸解析工艺的进展

新疆天业集团建成了中国首套规模化盐酸解析装置，用于处理VCM工段过量的氯化氢废气，此装置分为常规盐酸解析和深度盐酸解析二级处理装置，前部分处理氯乙烯工段废气，经过吸收解析成高纯氯化氢，返回VCM工段，此工艺成熟，运行较为稳定，后半部分处理低浓度盐酸，由于国内深度解析技术工艺条件存在缺陷，氯化钙经常在管内结壁，生产无法长期稳定连续运行，装置处于半停产状态。

目前国内掌握盐酸深度解析核心技术的二家公司均未很好解决氯化钙堵管问题。无法利用废酸深度解析精制氯化氢，将其用于VCM工业化装置的原料。

2 项目总体情况

60 kt/a盐酸深度解析装置为100kt/aADC一体化项目的一部分。100kt/aADC项目建于青海省格尔木地区，利用当地廉价的液碱、尿素等原料，再向PVC装置“借”湿氯气，用于联二脲的氧化。

该工艺产生约440kt/a15%（wt%）的稀盐酸，通过盐酸深度解析，约生产60kt/a99.5%的高纯氯化氢，“还”给PVC装置。项目已经完成安装调试，进入试生产阶段。

通过本项目的实施，可省去氯碱装置的液氯工序，并使氯气得以二次有效使用，同时成功解决青海省废酸的出路问题（青海省化工刚刚起步，稀盐酸消耗量极少）。

经过分析，ADC废酸中含有少量联二脲、ADC固体悬浮物，粒径在1.5-8μm之间。催化剂溴化钠在过量氯气的氧化下部分生成溴。

3 工程化设计中存在的问题：

如何有效去除废酸中的杂质，成功解决氯化钙堵管问题是本次设计的关键。

3.1 ADC发泡剂废酸中机械杂质粒径在1.5-8μm之间。普通的膜过滤去除较为困难，杂质如不能有效去除，将在盐酸解析塔中分解，形成与氯化氢难以分离的气体杂质一氧化碳、二氧化碳、氮气等，从而影响氯化氢的纯度。

3.2 盐酸深度解析大量消耗蒸汽与冷却水，蒸汽消耗量约为10t/t：循环水消耗量约为320t/t：随着控制解析终点的盐酸浓度的降低，能耗将急剧上升，如果终点盐酸浓度控制得较高，则废酸处理量大，处理费用较高。含酸废水的出路何在？

3.3 氯化氢中水份可用-15℃冷冻盐水冷冻去除，但氯化氢中PPM级的溴如何去除？如果带入PVC聚合体系，可能会影响PVC的收率与安全。

3.4 氯化钙的堵管问题，是国内技术的瓶颈，不能成功解决将影响正常生产。

4 工程实施方案

我们经过国内多处装置的考察，比选，与技术提供方多回合的讨论，最后确定工程方案，待开车后验证效果，或作进一步改进。在此我们提出了不成熟的解决方案，起抛砖引玉作用。

4.1 ADC废酸的机械杂质量较少，由于粒径小，呈胶体状态，在废酸贮罐中停留的24小时中无法有效去除，而沉降实验结果表明只能通过过滤方法去除，国内的精密过滤器随着精度的提高，装置生产能力急剧下降，在考察国内的精密过滤设备后，我们采用耐酸腐蚀的甲基纤维素膜。在不锈钢滤蕊外表涂覆均匀的甲基纤维素浆液，待干燥成膜后使用，控制过滤精度为1.5μm，本工艺特点是涂膜成本较低，过滤精度高，生产能力大，当使用至24小时左右，过滤器压差较大时，说明过滤效果变差，此时采用高压水进行反冲洗，同时切换成另一只并联的过滤器，以保证连续化生产。

4.2 盐酸解析产生的浓度为1%的废酸约为400t/a。如果继续解析成更低浓度，经济上不可行。项目设计中大部分废水采用回用的方式，将废水返回联二脲配料系统，这样可节约大量新鲜水。少部分废水与水合肼车间的含碱废水中和后排放，废水中只含氯化钠杂质，不会对盐湖造成污染。

4.3 为除溴及解析塔随气体蒸出的少量固体颗粒，我们采用活性碳纤维塔吸附过滤的方式处理，吸附塔为二只并联，定时切换使用，以蒸汽、高压空气洗脱。经试验，效果令人满意，产品中已经检测不到痕量溴。

4.4 氯化钙易在管内结晶，这是氯化钙的物性决定的，实验中我们采用氯化镁作为吸水剂，但因吸水效果不及氯化钙，且目前无工业化装置，最终不敢冒险而放弃。因此设计中我们只有通过控制工艺条件来防止堵管现象的发生。氯化钙在闪蒸脱水后浓度约为58%（wt%），常温下为固体，此时温度稍稍下降，就容易产生堵管现象，氯化钙溶液此时粘度大、温度高、腐蚀性强，因此泵停车检修时物料流速下降，温度降低，这是堵管的主要原因。