延長(zhǎng)鹽酸深解吸裝置運(yùn)行周期的措施

李凌云

(唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305)

1 鹽酸深解吸裝置運(yùn)行狀況

1.1 鹽酸深解吸工藝

氯乙烯轉(zhuǎn)化工序產(chǎn)生的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33%的鹽酸經(jīng)過(guò)常規(guī)解吸后,得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22%的稀鹽酸，大部分稀鹽酸返回至轉(zhuǎn)化系統(tǒng)二次使用。唐山三友氯堿有限責(zé)任公司有約3 m3/h的稀鹽酸進(jìn)行深解吸處理[1]。稀鹽酸與氯化鈣混合溶液經(jīng)過(guò)深解吸處理后，95%的稀酸以氯化氫氣體析出;由解吸塔塔底出來(lái)的稀氯化鈣溶液，通過(guò)解吸塔液位調(diào)節(jié)后進(jìn)入提濃塔，由提濃塔再沸器加熱提濃。

由提濃塔塔頂蒸出的含微量氯化氫的酸性水蒸氣，經(jīng)蒸汽冷凝器冷凝后，得到的含微量HCl的廢水收集至廢水罐，用廢水泵送至稀酸循環(huán)罐內(nèi)，供組合塔加水吸收氯化氫生產(chǎn)濃酸。從提濃塔底部出來(lái)的濃氯化鈣溶液用氯化鈣循環(huán)泵控制一定的流量，與稀鹽酸在噴射混合器中混合后進(jìn)入稀鹽酸解析塔。鹽酸深解吸工藝流程如圖1所示。

1—解吸塔再沸器；2—解吸塔；3—氯化鈣提濃塔；4—提濃塔再沸器。

1.2 深解吸再沸器結(jié)晶，運(yùn)行指標(biāo)偏離

鹽酸深解吸裝置于2017年投產(chǎn)運(yùn)行，單次使用周期均不超過(guò)2個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)氯化鈣提濃塔中氯化鈣濃度下降，廢水含酸超標(biāo)等問(wèn)題。拆檢再沸器，發(fā)現(xiàn)石墨塊中析出大量的氯化鈣結(jié)晶。解吸塔與再沸器的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表1。對(duì)解吸裝置運(yùn)行中后期關(guān)鍵參數(shù)的變化分析如下。

表1 鹽酸深解吸裝置關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)

(1)因提濃塔再沸器結(jié)晶，換熱面積下降，提濃塔再沸器通入蒸汽(PI-0202)由正常的440 kPa提高至560 kPa，才能勉強(qiáng)維持氯化鈣的提濃。

(2)進(jìn)入解吸塔中的氯化鈣濃度下降，氯化鈣-鹽酸的共沸體破壞，造成氯化氫的解吸溫度上升，共沸溶液中氯化氫來(lái)不及解吸便進(jìn)入氯化鈣提濃塔，廢水含酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)(DT-0201)達(dá)到3.5%(正常值在1%以下)，指標(biāo)變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2。

圖2 廢水含酸指標(biāo)變化趨勢(shì)

(3)解吸塔再沸器壓力PI-0201由440 kPa提高至470 kPa,維持再沸器出口溫度(TI-0201)在142.9～144 ℃之間，以穩(wěn)定氯化氫析出量。

(4)停車后,用清水沖洗提濃塔再沸器后，系統(tǒng)再次開(kāi)車4天后廢水酸含量下降，解吸塔出口氯化氫溫度TI-0202明顯下降，提濃塔再沸器出口溫度TI-0203略升高，關(guān)鍵運(yùn)行指標(biāo)恢復(fù)正常。指標(biāo)變化如表2所示。

表2 沖洗提濃塔再沸器后關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)

綜上所述，提濃塔再沸器氯化鈣結(jié)晶是導(dǎo)致再沸器換熱效率下降、運(yùn)行指標(biāo)偏離的主要原因。

2 氯化鈣結(jié)晶原因分析

來(lái)自外網(wǎng)0.75 MPa的蒸汽通入提濃塔再沸器內(nèi)加熱氯化鈣溶液，正常提濃塔內(nèi)液位控制60%。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝高度測(cè)算，再沸器內(nèi)氯化鈣溶液液位處于再沸器石墨列管界面以下，導(dǎo)致液面以上的列管容易出現(xiàn)結(jié)晶。因提濃過(guò)程完全依賴石墨導(dǎo)熱，列管內(nèi)的氯化鈣溶液沸騰，水蒸氣從再沸器端面上分離出來(lái)，導(dǎo)致再沸器內(nèi)部出現(xiàn)上部氯化鈣溶液濃度高、下部濃度低的現(xiàn)象。受再沸器與提濃塔底部聯(lián)通的影響，兩側(cè)間歇性完成氯化鈣濃度高、低的交換。氯化鈣提濃過(guò)程示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 氯化鈣提濃過(guò)程示意圖

氯化鈣石墨再沸器呈列管結(jié)構(gòu)，每個(gè)列管孔隙間隔1 cm左右，孔隙中充斥著氯化鈣溶液，因氯化鈣液位控制和氯化鈣加熱不均，再沸器上端面出現(xiàn)氯化鈣結(jié)晶，造成石墨列管堵塞,并加劇局部析出氯化鈣結(jié)晶。詳見(jiàn)圖4。

圖4 提濃塔再沸器端面結(jié)晶示意圖

3 改進(jìn)措施

為避免再沸器中氯化鈣結(jié)晶，均衡再沸器中氯化鈣濃度，采用提高氯化鈣提濃塔的運(yùn)行液位的方法進(jìn)行改進(jìn)。

將氯化鈣提濃塔運(yùn)行液位由60%提升至85%，保證石墨列管全部浸沒(méi)在共沸面以下，減少氯化鈣結(jié)晶析出的概率，延長(zhǎng)再沸器的使用周期。自2020年8月提升提濃塔液位至85%后，鹽酸深解吸的蒸汽消耗明顯降低，同比60%液位時(shí)，每日蒸汽消耗減少40 t，消耗曲線見(jiàn)圖5。

圖5 提濃塔運(yùn)行液位提升前后蒸汽消耗對(duì)比

若將氯化鈣提濃塔的運(yùn)行液位提升至95%，理論上再沸器的出口管內(nèi)有氯化鈣溶液，因提濃塔與再沸器之間存在密度差，再沸器加熱沸騰后，在沸騰氣泡的推動(dòng)下高濃度的氯化鈣直接進(jìn)入再沸器的上部，促使再沸器下端低濃度的氯化鈣進(jìn)入再沸器完成熱動(dòng)力循環(huán)，鹽酸解吸的蒸汽消耗進(jìn)一步降低。運(yùn)行流程示意圖如圖6所示。

4 結(jié)語(yǔ)

提升氯化鈣提濃塔的運(yùn)行液位后，延長(zhǎng)了再沸器的使用壽命，運(yùn)行周期由2個(gè)月增至3個(gè)月，年減少2次拆檢；每次返廠及拆檢費(fèi)用2.5萬(wàn)元，年節(jié)約5萬(wàn)元。 運(yùn)行參數(shù)調(diào)整后，鹽酸深解吸每日蒸汽消耗由245 t降至205 t，蒸汽單價(jià)以140元/t計(jì)，年可節(jié)約蒸汽40×330×140=184.8萬(wàn)(元)。通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)參數(shù)調(diào)整，年可為公司創(chuàng)效近190萬(wàn)元。

深解吸裝置在行業(yè)中使用時(shí)間尚短，運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題,應(yīng)繼續(xù)挖掘裝備自身的潛力，達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備使用周期、降低運(yùn)行成本的目的。

圖6 氯化鈣提濃塔運(yùn)行液位提升后流程示意圖