延长盐酸深解吸装置运行周期的措施

李凌云

(唐山三友氯碱有限责任公司，河北 唐山 063305)

1 盐酸深解吸装置运行状况

1.1 盐酸深解吸工艺

氯乙烯转化工序产生的质量分数为33%的盐酸经过常规解吸后,得到质量分数为22%的稀盐酸，大部分稀盐酸返回至转化系统二次使用。唐山三友氯碱有限责任公司有约3 m3/h的稀盐酸进行深解吸处理[1]。稀盐酸与氯化钙混合溶液经过深解吸处理后，95%的稀酸以氯化氢气体析出;由解吸塔塔底出来的稀氯化钙溶液，通过解吸塔液位调节后进入提浓塔，由提浓塔再沸器加热提浓。

由提浓塔塔顶蒸出的含微量氯化氢的酸性水蒸气，经蒸汽冷凝器冷凝后，得到的含微量HCl的废水收集至废水罐，用废水泵送至稀酸循环罐内，供组合塔加水吸收氯化氢生产浓酸。从提浓塔底部出来的浓氯化钙溶液用氯化钙循环泵控制一定的流量，与稀盐酸在喷射混合器中混合后进入稀盐酸解析塔。盐酸深解吸工艺流程如图1所示。

1—解吸塔再沸器；2—解吸塔；3—氯化钙提浓塔；4—提浓塔再沸器。

1.2 深解吸再沸器结晶，运行指标偏离

盐酸深解吸装置于2017年投产运行，单次使用周期均不超过2个月就会出现氯化钙提浓塔中氯化钙浓度下降，废水含酸超标等问题。拆检再沸器，发现石墨块中析出大量的氯化钙结晶。解吸塔与再沸器的关键运行参数见表1。对解吸装置运行中后期关键参数的变化分析如下。

表1 盐酸深解吸装置关键运行参数

(1)因提浓塔再沸器结晶，换热面积下降，提浓塔再沸器通入蒸汽(PI-0202)由正常的440 kPa提高至560 kPa，才能勉强维持氯化钙的提浓。

(2)进入解吸塔中的氯化钙浓度下降，氯化钙-盐酸的共沸体破坏，造成氯化氢的解吸温度上升，共沸溶液中氯化氢来不及解吸便进入氯化钙提浓塔，废水含酸质量分数(DT-0201)达到3.5%(正常值在1%以下)，指标变化趋势见图2。

图2 废水含酸指标变化趋势

(3)解吸塔再沸器压力PI-0201由440 kPa提高至470 kPa,维持再沸器出口温度(TI-0201)在142.9～144 ℃之间，以稳定氯化氢析出量。

(4)停车后,用清水冲洗提浓塔再沸器后，系统再次开车4天后废水酸含量下降，解吸塔出口氯化氢温度TI-0202明显下降，提浓塔再沸器出口温度TI-0203略升高，关键运行指标恢复正常。指标变化如表2所示。

表2 冲洗提浓塔再沸器后关键运行参数

综上所述，提浓塔再沸器氯化钙结晶是导致再沸器换热效率下降、运行指标偏离的主要原因。

2 氯化钙结晶原因分析

来自外网0.75 MPa的蒸汽通入提浓塔再沸器内加热氯化钙溶液，正常提浓塔内液位控制60%。根据现场安装高度测算，再沸器内氯化钙溶液液位处于再沸器石墨列管界面以下，导致液面以上的列管容易出现结晶。因提浓过程完全依赖石墨导热，列管内的氯化钙溶液沸腾，水蒸气从再沸器端面上分离出来，导致再沸器内部出现上部氯化钙溶液浓度高、下部浓度低的现象。受再沸器与提浓塔底部联通的影响，两侧间歇性完成氯化钙浓度高、低的交换。氯化钙提浓过程示意图见图3。

图3 氯化钙提浓过程示意图

氯化钙石墨再沸器呈列管结构，每个列管孔隙间隔1 cm左右，孔隙中充斥着氯化钙溶液，因氯化钙液位控制和氯化钙加热不均，再沸器上端面出现氯化钙结晶，造成石墨列管堵塞,并加剧局部析出氯化钙结晶。详见图4。

图4 提浓塔再沸器端面结晶示意图

3 改进措施

为避免再沸器中氯化钙结晶，均衡再沸器中氯化钙浓度，采用提高氯化钙提浓塔的运行液位的方法进行改进。

将氯化钙提浓塔运行液位由60%提升至85%，保证石墨列管全部浸没在共沸面以下，减少氯化钙结晶析出的概率，延长再沸器的使用周期。自2020年8月提升提浓塔液位至85%后，盐酸深解吸的蒸汽消耗明显降低，同比60%液位时，每日蒸汽消耗减少40 t，消耗曲线见图5。

图5 提浓塔运行液位提升前后蒸汽消耗对比

若将氯化钙提浓塔的运行液位提升至95%，理论上再沸器的出口管内有氯化钙溶液，因提浓塔与再沸器之间存在密度差，再沸器加热沸腾后，在沸腾气泡的推动下高浓度的氯化钙直接进入再沸器的上部，促使再沸器下端低浓度的氯化钙进入再沸器完成热动力循环，盐酸解吸的蒸汽消耗进一步降低。运行流程示意图如图6所示。

4 结语

提升氯化钙提浓塔的运行液位后，延长了再沸器的使用寿命，运行周期由2个月增至3个月，年减少2次拆检；每次返厂及拆检费用2.5万元，年节约5万元。 运行参数调整后，盐酸深解吸每日蒸汽消耗由245 t降至205 t，蒸汽单价以140元/t计，年可节约蒸汽40×330×140=184.8万(元)。通过此项技术参数调整，年可为公司创效近190万元。

深解吸装置在行业中使用时间尚短，运行过程中会出现各种问题,应继续挖掘装备自身的潜力，达到延长设备使用周期、降低运行成本的目的。

图6 氯化钙提浓塔运行液位提升后流程示意图