楊小軍
(唐山三友氯堿有限責(zé)任公司,河北 唐山 063305)
唐山三友氯堿有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“唐山三友”)隸屬于唐山三友集團(tuán),公司主要產(chǎn)品有32%液堿、50%液堿、鹽酸以及多種型號(hào)PVC。其中,燒堿系統(tǒng)的氯氫處理工序主要對(duì)氯氣進(jìn)行洗滌冷卻、除霧、干燥、壓縮輸送處理,對(duì)氫氣進(jìn)行冷卻、除水、壓縮輸送處理。
電解生產(chǎn)的高溫濕氯氣夾帶鹽霧,濕氯氣經(jīng)過(guò)洗滌塔進(jìn)行冷卻洗滌后,經(jīng)過(guò)鈦管冷卻器冷卻,再由水霧捕集器除水,通過(guò)氯氣干燥塔進(jìn)行除水干燥,通過(guò)酸霧捕集器去除酸霧,達(dá)到工藝指標(biāo)要求,經(jīng)過(guò)氯氣壓縮機(jī)壓縮后輸送至合成工序,用于氯化氫合成。氯氣干燥流程圖見(jiàn)圖1。
圖1 氯氣干燥流程圖
氯氣干燥塔作為氯氫處理系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,其運(yùn)行狀態(tài)影響氯氣指標(biāo)是否滿足生產(chǎn)需求,關(guān)系到整個(gè)燒堿系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。
(1)結(jié)構(gòu)組成
氯氣干燥塔原始設(shè)計(jì)為填料-泡罩組合塔結(jié)構(gòu),直徑較大、高度較高,采用PVC/FRP復(fù)合材質(zhì)。設(shè)備本體分為上部分泡罩層和下部分填料層2個(gè)部分,其中泡罩層部分為5層塔板,采用PVC材質(zhì),每層塔板內(nèi)部用哈氏合金管冷卻,使?jié)饬蛩嵛章葰庵兴侄a(chǎn)生的熱量冷卻,降低硫酸表面的水蒸氣分壓,提高吸收效果。填料層填裝有?73×27.5×4梅花環(huán)填料,材質(zhì)為CPVC。
(2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
氯氣干燥塔采用2種不同的塔型串聯(lián)組合,流程結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積較小,充分發(fā)揮了填料塔操作彈性大和泡罩塔處理量大、干燥效率高的優(yōu)勢(shì)。
(3)工作原理
氯氣干燥采用濃硫酸作為干燥劑,因?yàn)闈饬蛩峋哂休^高的脫水效率、不與氯氣發(fā)生反應(yīng),氯氣在濃硫酸中的溶解度低等。氯氣的干燥,是在硫酸與濕氯氣接觸后,通過(guò)硫酸吸收氯氣中的水分實(shí)現(xiàn)的。因此,氯氣干燥的實(shí)質(zhì)是水從氯氣中擴(kuò)散至濃硫酸中的傳質(zhì)過(guò)程。
(1)塔板頻繁泄漏
氯氫處理工序氯氣干燥塔為玻璃鋼材質(zhì),因長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行氯水腐蝕、設(shè)備老化,設(shè)備塔體、塔盤變形較大,經(jīng)測(cè)量因變形,造成塔盤水平度偏差約10 mm左右,嚴(yán)重影響塔盤內(nèi)部酸液位層,造成塔盤內(nèi)硫酸液位偏離。其次受變形影響,部分塔盤出現(xiàn)泄漏、泡罩損壞脫落等現(xiàn)象,設(shè)備的故障狀態(tài)直接導(dǎo)致氯氣干燥效果變差,影響了整體燒堿系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
為保障生產(chǎn)需求,只可在每次停車檢修期間對(duì)氯氣干燥塔進(jìn)行拆檢,維修過(guò)程處理困難,為最大程度保護(hù)塔盤只能將酸放凈,且不能進(jìn)行水沖洗,從而造成極大的安全與環(huán)保隱患。
(2)冷卻水管線堵塞
冷卻水管線為碳鋼材質(zhì),運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng),管線內(nèi)部腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重,造成哈氏合金管堵塞,嚴(yán)重影響干燥塔運(yùn)行溫度,需經(jīng)常進(jìn)行反沖洗,增加了操作人員工作量。
為了解決上述問(wèn)題,防止發(fā)生安全事故,降低檢修頻次,相關(guān)技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)有工況制定設(shè)備改型升級(jí)方案,利用系統(tǒng)大修機(jī)會(huì)將原塔拆除,安裝新塔,配套安裝冷卻水及其塔體連接管道,同時(shí)對(duì)原設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。
(1)設(shè)備結(jié)構(gòu)型式改變
新體采用新式塔體塔盤結(jié)構(gòu),具有補(bǔ)償功能,避免設(shè)備因塔體變形造成頻繁損壞問(wèn)題。
利用原塔哈氏合金管,將管線進(jìn)行重新疏通,投入使用,降低設(shè)備投資費(fèi)用。
(2)冷卻水管線改造
將5℃冷卻水由碳鋼材質(zhì)更換為不銹鋼材質(zhì),并在每層塔板進(jìn)出水管線末端增加大口徑反沖洗甩頭及配套排污反沖系統(tǒng),制定清理周期,減緩哈氏合金管堵塞狀況。
氯氣干燥塔自完成更換投入使用后,運(yùn)行平穩(wěn),運(yùn)行指標(biāo)正常,前期存在的問(wèn)題均得到有效解決。不僅保障了燒堿系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行,同時(shí)降低了塔體本身檢修頻率。設(shè)備更換后各層塔盤鼓泡恢復(fù)正常,硫酸加入量與濃度控制精細(xì)化,有利于減少濃硫酸耗用量。
該項(xiàng)目確保了燒堿系統(tǒng)的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行,延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命,降低了因原塔長(zhǎng)周期故障狀態(tài)所造成的突發(fā)停車以及人身傷害事故的可能性,從而保障了整體生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
(1)檢修成本
因塔盤頻繁泄漏,造成單次拆檢、更換塔體墊片、吊車及人工費(fèi)用約10萬(wàn)元,新塔更換后年可創(chuàng)效約12萬(wàn)元。
(2)穩(wěn)產(chǎn)創(chuàng)效
因原干燥塔塔板泄漏,部分塔盤喪失氯氣干燥效果,在更換前,因該塔處于故障狀態(tài),硫酸耗用量平均為16.5 kg濃硫酸/t燒堿。
干燥塔改造更換后,塔體壓降降低,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo),硫酸消耗指標(biāo)平均為15 kg濃硫酸/t燒堿,該套燒堿生產(chǎn)線按24萬(wàn)t/a產(chǎn)能核算,濃硫酸采購(gòu)價(jià)格按418元/t計(jì)算,則硫酸降耗節(jié)約生產(chǎn)成本約為15萬(wàn)元。
經(jīng)過(guò)更換新型塔體不僅提高了設(shè)備在線率,降低了故障狀態(tài)下運(yùn)行的安全風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)促使指標(biāo)細(xì)化調(diào)控,降低硫酸消耗,保障設(shè)備長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上,為生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)安全與環(huán)保效益。