VCM合成中副產(chǎn)鹽酸深度脫析研究

靳寶寶，馬潤霞，徐振華，喬禮友，高燕軍

（陜西北元化工集團化工分公司，陜西 榆林 719319）

陜西北元化工集團有限公司是一家建有110萬t/a聚氯乙烯裝置的大型煤化工企業(yè)，目前公司系統(tǒng)控制氯化氫流量在58 000 Nm3/h，乙炔流量52 000 Nm3/h，可日產(chǎn)31%含汞廢酸約200 t，此含汞廢酸通過鹽酸脫析系統(tǒng)進行處理，解析出氯化氫氣體，再次回收利用。本文主要研究含汞廢酸深度解析。

1 稀鹽酸深度解析原理

稀鹽酸通過預(yù)熱器預(yù)熱，進入解析塔內(nèi)，與一定濃度的氯化鈣溶液混合后破壞稀鹽酸的恒沸點，經(jīng)過再沸器加熱的高溫氯化氫與水蒸氣及氯化鈣進行連續(xù)接觸逆流傳質(zhì)、傳熱在一定溫度與壓力下打破稀鹽酸恒沸點，鹽酸、氯化鈣靠重力沿填料表面下降，與上升的氣體接觸，從而使上升氣體中氯化氫含量不斷增加，在塔頂?shù)玫胶柡退穆然瘹錃怏w，在塔底得到小于1%的稀酸，解析的氯化氫氣體經(jīng)冷凍脫水，而稀氯化鈣溶液經(jīng)再蒸發(fā)提濃回用，鹽酸脫析工藝流程框圖見圖1。

2 稀鹽酸深度解析的影響因素

2.1 氯化鈣濃度

VCM合成組合塔產(chǎn)生的含汞廢酸，在濃酸脫析塔中經(jīng)過脫析后，脫出的氯化氫氣體由塔頂經(jīng)過一級冷卻、二級冷卻、除霧后進入VCM合成轉(zhuǎn)化系統(tǒng)回收利用。在濃酸塔底部得到的20%左右的恒沸酸。要想將20%稀鹽酸中的氯化氫繼續(xù)解析，必須打破20%稀鹽酸的恒沸點。通過實驗，發(fā)現(xiàn)使用比重在1.30～1.40 t/m3的氯化鈣溶液可以更好的打破20%稀鹽酸的恒沸點。不同比重下氯化鈣濃度對比見表1。

2.2 溫度

氯化鈣溶液比重越大，濃度越高。但是由于氯化鈣容易結(jié)晶，因此在生產(chǎn)中溫度控制非常重要。首先要對常溫常壓下配置的氯化鈣溶液在提濃塔中進行提濃，提濃塔溫度控制在130～135℃，才可將比重提到1.30～1.40 t/m3。溫度低于130℃，氯化鈣容易結(jié)晶，導(dǎo)致設(shè)備、管道堵塞。因此配置好的低濃度氯化鈣通過泵打入提濃塔過程中，還需要對氯化鈣進行預(yù)熱，預(yù)熱器出口溫度應(yīng)該控制在70~80℃。

圖1 鹽酸脫析工藝流程示意圖

表1 不同比重下氯化鈣濃度對比

2.3 稀鹽酸濃度

在稀鹽酸深度解析出氯化氫過程中，主要原材料就是稀鹽酸和氯化鈣，因此稀鹽酸的濃度對系統(tǒng)運行影響也非常大。稀鹽酸濃度過高，解析出的廢酸濃度偏高。解析后的廢鹽酸進入VCM組合塔再次利用，如果濃度偏高，則不利于組合塔指標控制，根據(jù)經(jīng)驗，以濃酸塔脫析后得到20%~22%的稀鹽酸較為合適[1]。

3 鹽酸脫析效益分析

（1）鹽酸經(jīng)過濃酸脫析、稀酸解析后，可以解決濃鹽酸脫析運行過程中產(chǎn)生的含汞廢酸無法消耗等問題。同時，解析后產(chǎn)生的氯化氫氣體可以繼續(xù)回用，再次進行轉(zhuǎn)化，提高氯化氫轉(zhuǎn)化率；解析后的2%廢酸可以用于組合塔吸收，從而降低工業(yè)水消耗。

（2）脫析、解析后產(chǎn)生的氯化氫氣體純度較高，可以再次進入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)與乙炔反應(yīng)，提高轉(zhuǎn)化系統(tǒng)轉(zhuǎn)化率。

4 稀鹽酸深度解析存在不足及改進措施

稀鹽酸深度解析雖然可以產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益，但是由于稀鹽酸脫析自身以及設(shè)備等原因，仍存在很大的不足，如在系統(tǒng)運行期間，經(jīng)常由于設(shè)備或者管線泄漏，亦或者氯化鈣結(jié)晶堵塞管道等導(dǎo)致系統(tǒng)需要停車檢修，甚至氯化鈣外排，在檢修完畢后，需要對氯化鈣重新進行配置提濃，影響了系統(tǒng)運行穩(wěn)定性并造成資源浪費。

（1）鹽酸脫析應(yīng)盡可能采用耐腐蝕、耐高溫的石墨設(shè)備。石墨設(shè)備由于其自身材質(zhì)原因，脆性較大，在系統(tǒng)運行過程中，如果操作不當(dāng)，容易導(dǎo)致設(shè)備泄漏。因此要嚴格控制工藝指標，尤其是在系統(tǒng)檢修完后初開車時，對蒸汽管線必須進行暖管，確保蒸汽管線內(nèi)蒸汽冷凝水排盡，同時確保系統(tǒng)蒸汽壓力、溫度穩(wěn)定，避免因蒸汽壓力波動產(chǎn)生氣錘，導(dǎo)致石墨塊泄漏，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

（2）對于鹽酸脫析系統(tǒng)，還應(yīng)從管線材質(zhì)上入手，尤其是酸管線，應(yīng)盡可能采用襯四氟管線，同時在管線法蘭連接處采用聚四氟乙烯成品墊片，確保酸管線連接處零泄漏。

（3）由于鹽酸脫析采用的是石墨設(shè)備，在設(shè)備與管線連接處，使用最多的就是襯塑膨脹節(jié)。該公司鹽酸脫析系統(tǒng)自開車以來，泄漏最多的有膨脹節(jié)、法蘭、膨脹節(jié)內(nèi)襯塑等導(dǎo)致膨脹節(jié)腐蝕。應(yīng)盡可能采購質(zhì)量過硬的襯塑不易損壞的膨脹節(jié)，從而避免氯化氫泄漏導(dǎo)致停車事故的發(fā)生。

（4）在VCM合成稀酸深度解析系統(tǒng)中，用氯化鈣打破稀鹽酸恒沸點，而氯化鈣屬于難溶物質(zhì)，其溶液濃度隨溫度升高而升高，為了確保稀酸深度解析的正常連續(xù)穩(wěn)定運行，必須確保氯化鈣比重在1.30~1.40 t/m3，這就要求在操作過程中，系統(tǒng)溫度必須達標，且波動幅度不能太大，防止系統(tǒng)中氯化鈣溶液因溫度降低而結(jié)晶堵塞管線。

5 總結(jié)

鹽酸脫析系統(tǒng)運行已趨于成熟，電石法聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)均設(shè)有配套鹽酸脫析系統(tǒng)，運行穩(wěn)定，但稀酸深度解析還需要進一步研究推廣及應(yīng)用。

［1］盧建國，朱 琳．鹽酸脫析運行總結(jié).中國氯堿，2015．8（8）：24－26．