盐酸生产过程中尾气处理改进措施

2020-03-02唐继平陶英烈

氯碱工业 2020年11期

唐继平，陶英烈

(1.石河子天域新实化工有限公司,新疆石河子 832000；2.葫芦岛市生态环境服务中心，辽宁葫芦岛 125000)

新疆天业集团下属的石河子天域新实化工有限公司(简称“天域新实化工”)始建于2004年,设计总规模为24万t/a聚氯乙烯树脂,配套18万t/a离子膜法烧碱。氯化氢合成生产盐酸时会产生一定的尾气,造成环境污染,若设备流量小和泵抽力不足,会产生少量氯化氢尾气排放至大气中。在盐酸生产过程中,由于盐酸的挥发性,导致尾气虽经水流喷射泵抽入盐酸循环罐再进行吸收,但仍有酸气外逸,且酸循环泵设备运行有限,一旦设备损坏，尾气将大量冒出。针对此问题，天域新实化工对现有盐酸工艺进行改进。

1 盐酸及其工艺流程简述[1]

离子膜电解的氯气、氢气经过干燥处理后,分别经过氯气缓冲罐、氢气缓冲罐、氢气阻火器,在合成炉内进行燃烧反应,生成氯化氢气体。合成的氯化氢气体经冷却后送氯乙烯车间或经降膜吸收器吸收制成盐酸或高纯酸。去降膜吸收器的氯化氢气体经一级吸收塔吸收后,剩余气体进入二级尾气塔再吸收。合格的盐酸进入盐酸储罐中,不凝性气体自行放空或由水流喷射泵抽入盐酸循环罐吸收后放空,尾气处理工艺流程如图1所示。

2 尾气来源

2.1 盐酸生产过程中产生尾气

在盐酸生产异常时,就会产生不合格的盐酸。为了确保销售时盐酸合格,须将不合格盐酸经过吸收塔进行二次吸收,生产质量分数高于31%的盐酸。高浓度盐酸吸收时会产生较多尾气,增大尾气抽空负荷。此时,由于抽气量小,尾气中的少量氯化氢进入盐酸储罐的呼吸阀，就会冒出酸气。天域新实化工现有盐酸储罐3个,总容积为1 500 m3；高纯酸储罐3个,总容积为210 m3。

图1 尾气处理工艺流程
Table 1 Process flow of tail gas treatment

夏季环境气温高,盐酸易挥发出气体,玻璃钢盐酸储罐储存过程中盐酸受热,经酸罐顶部呼吸阀会冒出酸气。向外售工业盐酸时，在用盐酸泵给罐车装车过车中，罐车内壁温度较高，盐酸入罐时会挥发有大量酸气；如果抽气装置来不及抽走，罐车顶部也会冒出酸气。

2.2 氢气过量放空时产生尾气

在合成炉内进行合成燃烧反应生成氯化氢气体,氯、氢配比必须控制在1∶(1.05～1.10),在自行放空的尾气中有氢气、氯化氢、不凝性气体等。氢气不会污染环境，但微量的氯化氢气体会随氢气的过量放空而放出，污染环境。

2.3 尾气处理酸温高产生尾气

每台盐酸循环罐配有1台离心泵和1台水流喷射泵,用于处理尾气。天域新实化工总共有3套盐酸尾气吸收系统，但是，水吸收氯化氢会放热,致使循环罐温度高达60～70 ℃，而且，盐酸具有挥发性，浓度越大、温度越高，挥发性越强。尾气经盐酸循环罐吸收后，罐中盐酸的浓度不断增加。盐酸循环罐循环吸收放空管连通大气,在高温下随罐中的尾气放出氯化氢气体,不可避免地会造成环境污染。

3 尾气处理改进措施

3.1 酸循环泵改型

在离子膜制碱生产过程中,需要一定量的高纯酸来调节pH值。在高纯酸生产连续运行过程中,尾气依靠酸循环泵抽出后，再进行处理。天域新实化工拆除了原来的1套高纯酸泵吸收系统，用2套盐酸循环泵吸收处理尾气。这就导致盐酸装车现场泵抽气量不足，酸气较大,于是将2台酸循环泵进行改型升级。改进前后循环泵设备参数如表1所示。

表1 循环泵各项运行参数Table 1 Operation parameters of circulation pump

由表1可见：改进的设备功率较大,是以前设备参数的两倍,满足生产高纯酸、盐酸时抽气的需要,保证了现场酸泵的流量。

3.2 水流喷射泵改进

现场尾气较大,在酸泵满足流量的情况下,要考虑到水流喷射泵(设备参数如表2所示)是否满足需要。由表2可见：水流喷射泵水流量为95 m3/h，因此须增加水的流量及吸气量来处理尾气中的氯化氢气体。天域新实化工改用了FPP-80-520型水流喷射泵来保证抽气量,其参数如表3所示。安装新水流喷射泵后，增大了泵的流量及抽气量，解决了尾气处理系统现场抽气不足的问题。

表2 改造前水流喷射泵设备参数Table 2 Parameters of unimproved water jet pump

3.3 降低盐酸循环罐酸温度

改造盐酸循环泵和水流喷射泵后,设备流量和抽气量都满足了生产要求。但是,水吸收氯化氢放热,导致夏季盐酸循环罐盐酸温度升高[3]。

经检测，发现夏季盐酸循环罐酸温度高达60～70 ℃，解决了抽气不足的问题后,盐酸循环罐尾气增大。

表3 改造后水流喷射泵设备参数Table 3 Parameters of improved water jet pump

因此,将盐酸循环罐酸温度通过尾气处理装置进行冷却降温,在盐酸循环泵出口增加1条管线,用阀门控制,将此管线连接至一级吸收塔进吸收水口,即将盐酸循环罐酸通入一级吸收塔降温后,再通入二级吸收塔,进行降温；然后,进入盐酸循环罐。降温后，酸的温度经测定只有30 ℃左右,彻底解决了酸温度高的问题。优化后的工艺流程见图2。

图2 尾气控制优化工艺流程Table 2 Optimized process flow of tail gas treatment

由图2可见：改造后，盐酸生产过程中尾气处理工艺得到了优化,设备得到了改进,解决了生产运行中尾气排放量大的问题，盐酸界区内空间含氯化氢检测数据达到了国家规定的车间环境检测要求值(<15 mg/m3)。为了促进盐酸生产环境的全面优化,天域新实化工正计划在尾气处理中增加1套碱吸收装置,以确保氯化氢尾气处理达到零排放。