盐酸脱吸系统在电石法氯乙烯生产中的应用

2018-03-07姜波尚宝翠薛云平黄晓涛张瑞

聚氯乙烯 2018年11期

姜波，尚宝翠，薛云平，黄晓涛，张瑞

(陕西北元化工集团股份有限公司，陕西榆林 719319)

陕西北元化工集团股份有限公司化工分公司聚氯乙烯二分厂(以下简称陕西北元二分厂)聚氯乙烯树脂采用电石法生产工艺，年产SG3型PVC树脂约10万t。乙炔气体与氯化氢气体于转化器中在触媒的催化作用下合成氯乙烯。在实际生产过程中，乙炔气体与氯化氢气体的摩尔比为1∶(1.05～1.1)，氯化氢气体微过量，过量的氯化氢通过组合塔吸收产生质量分数≥31%的含汞废酸。由于生产过程中产生大量的含汞废盐酸，受盐酸销售市场的局限，含汞废酸外销难度大，而废盐酸脱吸装置的稳定运行可有效解决这一难题。通过盐酸脱吸系统提取出废盐酸中的氯化氢，不仅可回收氯化氢，提升氯化氢气体转化率，还解决了含汞废盐酸销售难的问题，降低了环境污染。

1 盐酸脱吸的原理及工艺流程

1.1 原理

盐酸脱吸装置就是利用盐酸易挥发这一特性，浓盐酸在常压、高温的脱吸塔内与经过再沸器加热的高温氯化氢与水蒸气进行连续接触逆流传质、传热。浓盐酸靠重力沿填料表面下降，与上升的气体接触，从而使上升气体中的氯化氢含量不断增加，在塔顶得到饱和的氯化氢气体，经循环冷却水一级冷却，再经-20 ℃冷冻盐水回水二级冷却后，进入-20 ℃冷冻盐水冷却器深度冷却。经除雾器除雾后得到质量分数≥99%的氯化氢气体，而塔底得到质量分数为20%的稀盐酸，供合成转化组合塔稀酸循环利用。

1.2 工艺流程

来自盐酸罐的浓盐酸经过预热器进入高温脱吸塔内，经过再沸器加热后在塔顶得到含饱和水的氯化氢气体，在塔底得到质量分数为20%左右的稀盐酸。塔顶解吸的氯化氢气体分别经循环水、-20 ℃冷冻盐水冷却，脱水后质量分数≥99%的氯化氢气体进入氯化氢总管；塔底稀盐酸经过循环水一级稀酸冷却器和0 ℃盐水二级稀酸冷却器冷却后进入稀盐酸储罐，用稀盐酸泵输送至组合塔稀酸系统及组合塔塔顶，代替原工业水进入系统。盐酸脱吸工艺流程见图1。

图1 盐酸脱吸工艺流程图Fig.1 Process flow diagram of hydrochloric acid desorption

2 盐酸脱吸装置的设备选型

2.1 脱吸塔及换热设备

盐酸是一种强酸、强腐蚀性介质，盐酸脱吸是通过蒸汽加热使盐酸中溶解的氯化氢气体析出，整个系统都是在高温腐蚀性的环境下运行，因此盐酸脱吸系统对设备的耐腐蚀性、耐高温性要求非常苛刻。陕西北元二分厂选用的盐酸脱吸塔及其换热器的材质是酚醛树脂浸渍石墨，其特点是耐高温、导热、导电性能高，具有特殊的抗震性能、良好的化学稳定性和抗腐蚀能力，可以不受任何强酸、强碱的腐蚀。

2.2 管线材质

盐酸脱吸系统主要原料是盐酸，且从脱吸塔出来的氯化氢气体中含饱和水蒸气，须经一、二、三级冷却器冷却。一级冷却器用来冷却脱出氯化氢气体中的大部分水蒸气，用循环水冷却；二级冷却器是用三级冷却器出来的冷冻盐水冷却，进一步脱出氯化氢气体中剩余的大部分水蒸气；三级冷却器是直接用-20 ℃盐水冷却，除去氯化氢气体中的可冷凝物，得到干燥的氯化氢气体。因此，为了确保生产系统的稳定性，必须确保管线材质具备较强的耐腐蚀性。为此对所有管线采用衬四氟乙烯材质，避免盐酸及氯化氢气体腐蚀管线而导致系统泄漏。

3 盐酸脱吸系统投用后效果

盐酸脱吸系统投用前后含汞废酸产量数据见表1和表2。通过对比，发现盐酸脱吸系统投用后，氯乙烯合成系统组合塔生产的含汞废酸经过盐酸脱吸处理后，产生的废酸能全部消耗，达到生产系统水平衡，基本上不产生含汞废酸。

4 盐酸脱吸系统运行总结

盐酸脱吸系统自开车后运行平稳，采用DCS远程控制，脱吸塔的温度及脱吸出的氯化氢纯度、水含量均达到指标要求。传统电石法氯乙烯生产中，氯化氢的质量分数一般控制在93%～95%，乙炔和氯化氢的摩尔比控制在1∶(1.05～1.1)。为了提高氯乙烯的转化率以及延长氯化汞催化剂的使用寿命，未反应的氯化氢一般控制到2%～10%。含汞废酸经过盐酸脱吸处理后，得到的氯化氢质量分数在99%以上，进入转化系统后可以提高氯化氢的纯度，亦提高了乙炔转化率，而脱吸后质量分数为20%的废酸可回用于组合塔，降低工业水的消耗，经济效益可观。