酰氯化反应装置尾气吸收系统的再利用改造

2016-07-02王佰亮沈阳化工研究院设计工程有限公司沈阳110021

化工生产与技术 2016年1期

王佰亮（沈阳化工研究院设计工程有限公司，沈阳110021）

酰氯化反应装置尾气吸收系统的再利用改造

王佰亮
（沈阳化工研究院设计工程有限公司，沈阳110021）

摘要针对甲基磺草酮生产装置转产氯虫苯甲酰胺情况，为了节省生产周期及降低生产成本，考虑在尾气吸收工艺流程基本不变以及设备充分利旧的前提下，将低真空（-20 kPa）尾气吸收系统改造为中真空（-50 kPa）尾气吸收系统。通过对比分析核算后，保留大部分设备管道及其布置不变，仅将碱吸收塔出液口由DN50改为DN80。实际运行结果表明，改造后的尾气吸收系统压力达到-50 kPa，运行效果良好，能够满足工艺要求，放空尾气能够达到大气排放国家标准。

关键词尾气吸收；改造；真空

精细化工品种多、更新换代快、产量小、附加价值高，且大多以间歇方式生产、设备投资较小，所以目前很多精细化工厂为了适应市场需求，不断的更新品种。同时，为了节约生产周期及降低生产成本，往往采取的办法是利用原有的生产厂房、设备进行生产，为了满足生产工艺的要求，就需要在原有的生产系统上进行局部技术改造。本文对甲基磺草酮生产装置转产氯虫苯甲酰胺的尾气吸收系统的改造（低真空尾气吸收系统改造为中真空尾气吸收系统）实例进行剖析，提出解决方案。

1改造前低真空的尾气吸收系统

甲基磺草酮生产酰氯化反应产生的废气，主要有二氧化硫及氯化氢等尾气。酰氯化反应生产工艺参数为：微负压（-20 kPa），反应温度50℃，每批物料反应生成2 kmol的HCl和3 kmol的SO2。生产过程中尾气吸收系统运行平稳效果良好。

尾气吸收系统工艺流程见图1。

酰氯化反应生成的尾气进入缓冲罐，经串联的2级石墨降膜吸收器吸收绝大部分盐酸后，再经串联的2级聚丙烯填料塔吸收二氧化硫，尾气再进入真空尾气缓冲罐，经真空泵放空管排放气柜中。设备布置具体情况为：石墨降膜吸收器、聚丙烯填料塔布置在屋顶，其余设备均布置在四层（车间共4层），各层层高均为5 m。

原尾气吸收系统主要设备见表1。

图1 尾气吸收系统工艺流程Fig 1 The process of tail gas absorption system

表1 原尾气吸收系主要设备Tab 1 The main equipments of tail gas absorption

2　适用性探讨

装置生产氯虫苯甲酰胺，同为酰氯化反应，同样主要产生二氧化硫及氯化氢等气体，但现生产工艺参数为：中真空（-50 kPa），反应温度为45℃，每批物料反应生成2 kmol的HCl和6 kmol的SO2。

2.1设备管道及其布置

设备（气体缓冲罐、降膜吸收器、酸罐、聚丙填料塔、碱罐、及真空泵等）和管道的设计压力为1.6 MPa、设计温度80℃等参数均能满足现有工艺要求。

整个系统的压力为-50 kMPa，降膜吸收器与酸罐、聚丙填料塔与碱罐均靠平衡管平衡压力，液体靠位差均可自流到罐内。酸吸收系统中降膜吸收器、酸罐、泵组成的系统为循环系统，循环系统内压力的变化不会影响各设备相对位置的变化。同理，碱吸收系统内压力的变化不会影响各设备相对位置的变化。因此，原设备布置不需调整。

2.2设备管道操作条件

1）原有真空泵抽气速率230 m3/h，极限真空-96.7 MPa。经计算每批物料产生尾气量约为180 m3/h，能够满足现工艺要求，可以利旧使用。

2）酸吸收系统以酸罐液面为上游截面，泵进塔出口内侧为下游截面列柏努利方程，经计算泵扬程只需克服泵到进降膜吸收器入口处位差以及沿程的阻力损失之和约为6 m，经计算原有泵的体积流量6.3 m3及扬程为32 m，能满足现工艺要求。同理，碱吸收系统循环泵也满足现工艺要求。

3）经计算原有降膜吸收器、聚丙烯填料塔能够满足现工艺要求，但现尾气中SO2的产生量较原工艺有增量，要求聚丙烯填料塔喷淋量要增加，这样只需将吸收循环泵出口的阀门的开度变大，改变管路特性方程，泵扬程降低，流量增大。

经计算聚丙填料塔喷淋体积流量为9 m3/h，管路的管径为DN40，原有管路即为DN40，不需调整。但原有碱塔出液口为DN50，自流流速约为0.7 m/s，这样原有聚丙烯填料塔出液口管径不能满足回流要求，经计算应调整为DN80的管径。这样改造后的只需调整碱吸收塔的出口管径即可。

现场实验空载模拟分析验证，随着运行时间的增加，塔内积累的液体越来越多，当运行一段时间，碱罐内液体越来越少，碱塔底部出液视镜被液体充满且真空泵前的缓冲罐内液体越来越多，所以碱塔的出液口管径需变大，说明以上分析判断正确。