氯乙烯工业盐酸回用工艺的研究与应用

2021-01-11燕晓荣青海盐湖元品化工有限责任公司青海格尔木816099

化工管理 2021年21期

关键词：筛板稀盐酸吸收塔

燕晓荣(青海盐湖元品化工有限责任公司，青海格尔木 816099)

0 引言

在氯乙烯生产过程中可能会产生大量的污染问题，工业盐酸的污染问题十分严峻。为此，要求针对氯碱工业进行严格规范，针对没有经过脱汞处理的污水，严格禁止排放，同时，严禁销售未经脱汞处理的盐酸，需要针对污水和盐酸进行处理，以促进其回用。

1 工业盐酸回用工艺

1.1 脱吸后回用至泡沫脱酸塔

现阶段，在聚氯乙烯生产企业之中，一般采取盐酸常规脱吸装置进行产品制备，要求从浓酸之中脱吸出HCL气体，并针对气体进行高效回用，将浓度为21%～24%之间的盐酸进行回用，输送至泡沫脱酸塔中，并针对稀酸产物予以外销处理。采取常规的脱吸操作进行稀酸处理，其产物中的酸液浓度相对较低，且含有较多的杂质。在国家环保政策的深入推进下，此类产物已经逐渐被市场所淘汰，为此，必须积极展开对于副产盐酸回用技术的优化改造[1]。

1.2 盐酸深度解析

一般采取以下两种方式实施盐酸深度解析处理：第一，1步法，按照一定的比例，将浓度为31%的盐酸和氯化钙溶液进行混合，并将其输送到解析塔之中，针对溶液中的酸浓度进行深度解析处理，将其酸浓度降到1%；第二，2步法，针对浓度为31%的盐酸进行常规脱吸处理，待结束脱吸操作后，依托于深解析系统，实现对浓度为21%的稀盐酸的深度解析处理，将酸浓度调整为1%。

现阶段，国内厂家一般采取2步法解析工艺的手段予以处理，将酸浓度降低到1%，并在水洗塔中予以回用，以实现良好的零排放效果。然而，在正常生产时，盐酸深解析装置中仍然存在部分处于高温环境中的管道设备，可能造成衬里管道损伤，导致管道鼓包和脱落现象频发，带来一定的漏酸风险。要求利用氯化钙溶液作为共沸打破物，针对深解析系统进行处理，然而系统的运行时间较长，则会带来一定的氯化钙结晶风险，对管道及设备造成不同程度的堵塞。为此，要求采取定期停车的形式予以清理，并重新配置氯化钙溶液，以实现良好的维修效率，让系统得以维持长期稳定生产。

1.3 采用组合塔回用工业盐酸工艺

采用组合吸收塔回用技术的形式，可以实现良好的经济效益。通过组合吸收塔的形式，吸收浓度为23%的稀酸，同时借助塔内浓酸和稀酸的循环作用进行氯化氢的解吸，以盐酸常规解吸系统为媒介，吸收其中浓度为23%的稀盐酸，并在稀酸槽之中通循环水的形式，针对常规脱吸生产的浓度为23%稀盐酸进行冷却处理，同时，通过-35℃冷冻盐水实现对于上述产物的冷却处理，在冷却处理后，温度一般可以保持在9～12℃，并将终产物储存在常规脱吸系统的稀酸槽之中，同时，借助稀盐酸泵的形式进行稀酸输送，将其传输到氯乙烯装置之中，以用作组合塔补充液。

针对稀酸槽中的稀酸物质，可以借助稀酸循环泵将其输送至稀酸冷却器中，利用-35℃冷冻盐水将其冷却至5～8℃后进入组合吸收塔，从组合塔的中部位置向稀酸槽之中进行循环，通过回流作用，将回稀酸槽中的稀酸浓度控制在27%左右。要求将小部分稀酸向组合塔下端进行补充，以制备出浓度系数为33%的浓酸。利用浓酸循环泵将组合吸收塔塔釜之中的浓酸经浓酸冷却器向组合塔中部进行传输，通过循环吸收作用，不断提升酸溶液的浓度，待溶液浓度达到33%以上，输送至浓酸贮槽，进行常规脱吸处理。通过稀酸的形式进行吸收，在正常的工艺流程中，无需进行生产水的补充也不会出现工业酸[2]。

2 盐酸回用工艺方案

2.1 改造原理

通过组合吸收塔的形式进行氯乙烯工业盐酸的处理，要求针对水洗塔和泡沫脱酸塔予以拆除，同时安装组合吸收塔。由于目前的设备安装情况和生产实际存在较大的差异，可能为盐酸回用工艺的高效开展带来一定的困难。要求充分利用组合吸收塔回用盐酸工艺，结合盐酸在低温环境中的吸收特性，实现对于盐酸的高效回用，针对氯乙烯装置稀酸冷却器、浓酸冷却器等设备予以优化，使脱吸处理后的盐酸温度得到切实降低，以更好适应盐酸回用的需求。同时，针对换热面积较大的盐酸脱吸塔再沸器予以更换调整，以促进盐酸脱吸装置产能的提升，切实提升HCL气体的回用度，减少盐酸副产量[3]。

2.2 工艺流程

首先，需要利用经过常规脱吸处理的稀盐酸，将其补充到水洗塔中，以实现对于生产水的有效替代。可以将此过程中浓度为22%的稀盐酸分成两部分，其中一部分依托于稀酸循环泵的形式，在水洗塔中进行循环，在循环过程中，可以借助-35℃冷冻盐水进行冷却处理，将冷却器出口位置出的稀酸温度控制在5℃以内，让稀酸的吸收效果可以得到充分保障。另一部分则采取分流调节阀的形式进行分流处理，将其调整到泡沫塔之中，借助浓酸泵的循环作用，吸收产物中的氯化氢，并借助-35℃冷冻盐水实现对泡沫塔的冷却处理，以促进盐酸浓度提升，将其调整到33%。同时，针对浓酸泵的出口阀门位置予以调节，以实现高效的浓盐酸输送，将其传输到盐酸常规脱吸系统之中，并针对脱吸系统之中的进酸流量予以高效调节，让水洗塔、脱析液和泡沫塔的稳定性得到充分保障，将其储存到脱吸系统的稀酸储槽之中，并通过稀酸输送泵向水洗塔之中传输，以促进盐酸在系统之中的循环，实现对于盐酸的高效利用。

其次，为了有效避免系统异常情况，减少机前系统中的过酸现象，要求在水洗塔顶部位置处配备生产水补水管线，同时，在底部位置配备自动排污管线，确保可以在发生异常情况的第一时间展开对于产物酸浓度的合理化控制，以免出现机前系统过酸的问题，对设备造成严重腐蚀。

最后，针对换热面积在120 m2左右的脱吸塔再沸器予以调整，更换为170 m2的再沸器，以促进脱吸塔温度的提升，降低装置中的稀酸浓度，减少蒸汽损耗，实现良好的稀酸回用效果。

3 筛板塔结构

筛板塔一般包括塔身、溢流管和筛板等结构，为更好应对盐酸腐蚀和氯乙烯溶胀的问题，可以在塔身位置处进行橡胶内衬，并在此基础上外衬石墨砖，所有的衬里厚度可达33毫米，至于筛板，则需要通过6～8 mm厚度的酚醛玻璃布层压板进行包装，并经由钻孔进行加工。一共有6块筛板装置，可以分布在不同的塔身法兰之间，以促进塔身截面积整体利用率提升。

溢流管装置通常由玻璃钢管制备而成，通过第一块塔板进行吸收水吸入工作，并且在筛板中和上升的粗VCM气进行亲密接触。在所形成的泡沫层结构中，可以通过气液的形式实现质量传递。在水吸收作用下，粗VCM中的HCL可以形成盐酸，并通过溢流管作用向下一层筛板之中流动，在每块筛板位置上进行重复传质操作。针对加水量予以灵活控制，以实现对于筛板泡沫层停留时间的灵活调节，让酸性溶液中的质量分数可以达到28%～33%。

针对上、下筛板进行处理，需要通过具有不同开孔率的筛板，以更好应对进出口气量的差异，让筛板上的各个位置都可以建立较好的泡沫层结构，在此过程中，要求将空塔气速、筛板孔速和溢流管液体流速分别控制在0.8～1.4 m/s、7.5～13.0 m/s和低于0.1 m/s。要求尽量保证筛板塔身的垂直度，以降低塔身倾斜的风险，让塔板之中的上液层不会向某一特定方向倾斜，让泡沫层的质量得到充分保障，以实现良好的吸收效果；其次，要求尽量保持筛板的水平状态，将筛板上的泡沫层高度控制在均匀的状态上，以强化气液的接触，让传质传热过程得到充分保障；最后，可以借助0.1～0.2 mm的80型丝网，将塔顶卷成圆饼状，并进行反复重叠处理，将其重叠至3层。

相关研究表明，在经过丝网层装置时，夹带酸雾的气流可能与网表面发生严重碰撞，并形成一定量的雾滴，雾滴被补集后会沿丝网的方向向下流动，直到流到两个丝网交叉处后，通过丝网表面的张力作用，进行大面积聚集。如果聚集后的质量大于上升气流，则雾滴滴入塔板之中，相应的分离效率可以达到98%。

4 工艺改造的意义

与现阶段应用较为频繁的填料塔氯化氢吸收工艺相比，优化后的工艺表现出如下优势：首先，技术手段先进，工艺流程相对较为合理，具有良好的氯化氢吸收效率，且工艺操作的灵活性相对较大，便于控制；其次，可以有效减少企业在工艺流程中的成本投入，且经济效益较为突出，优化结果十分突出，可以有效降低水消耗量和污水处理量，切实降低环境污染；再次，副产物盐酸的温度相对较低，且浓度一般较高，可以将盐酸副产物的质量分数控制在30%以上，便于进行安全运输销售；最后，针对浓度系数为31%的盐酸进行回用，可以切实提升企业的经济效益，有效避免稀酸单体溶解过程中的损失。