酰氯化反應(yīng)裝置尾氣吸收系統(tǒng)的再利用改造

王佰亮（沈陽(yáng)化工研究院設(shè)計(jì)工程有限公司，沈陽(yáng)110021）

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酰氯化反應(yīng)裝置尾氣吸收系統(tǒng)的再利用改造

王佰亮
（沈陽(yáng)化工研究院設(shè)計(jì)工程有限公司，沈陽(yáng)110021）

摘要針對(duì)甲基磺草酮生產(chǎn)裝置轉(zhuǎn)產(chǎn)氯蟲(chóng)苯甲酰胺情況，為了節(jié)省生產(chǎn)周期及降低生產(chǎn)成本，考慮在尾氣吸收工藝流程基本不變以及設(shè)備充分利舊的前提下，將低真空（-20 kPa）尾氣吸收系統(tǒng)改造為中真空（-50 kPa）尾氣吸收系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)比分析核算后，保留大部分設(shè)備管道及其布置不變，僅將堿吸收塔出液口由DN50改為DN80。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，改造后的尾氣吸收系統(tǒng)壓力達(dá)到-50 kPa，運(yùn)行效果良好，能夠滿足工藝要求，放空尾氣能夠達(dá)到大氣排放國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞尾氣吸收；改造；真空

精細(xì)化工品種多、更新?lián)Q代快、產(chǎn)量小、附加價(jià)值高，且大多以間歇方式生產(chǎn)、設(shè)備投資較小，所以目前很多精細(xì)化工廠為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，不斷的更新品種。同時(shí)，為了節(jié)約生產(chǎn)周期及降低生產(chǎn)成本，往往采取的辦法是利用原有的生產(chǎn)廠房、設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，為了滿足生產(chǎn)工藝的要求，就需要在原有的生產(chǎn)系統(tǒng)上進(jìn)行局部技術(shù)改造。本文對(duì)甲基磺草酮生產(chǎn)裝置轉(zhuǎn)產(chǎn)氯蟲(chóng)苯甲酰胺的尾氣吸收系統(tǒng)的改造（低真空尾氣吸收系統(tǒng)改造為中真空尾氣吸收系統(tǒng)）實(shí)例進(jìn)行剖析，提出解決方案。

1改造前低真空的尾氣吸收系統(tǒng)

甲基磺草酮生產(chǎn)酰氯化反應(yīng)產(chǎn)生的廢氣，主要有二氧化硫及氯化氫等尾氣。酰氯化反應(yīng)生產(chǎn)工藝參數(shù)為：微負(fù)壓（-20 kPa），反應(yīng)溫度50℃，每批物料反應(yīng)生成2 kmol的HCl和3 kmol的SO2。生產(chǎn)過(guò)程中尾氣吸收系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)效果良好。

尾氣吸收系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖1。

酰氯化反應(yīng)生成的尾氣進(jìn)入緩沖罐，經(jīng)串聯(lián)的2級(jí)石墨降膜吸收器吸收絕大部分鹽酸后，再經(jīng)串聯(lián)的2級(jí)聚丙烯填料塔吸收二氧化硫，尾氣再進(jìn)入真空尾氣緩沖罐，經(jīng)真空泵放空管排放氣柜中。設(shè)備布置具體情況為：石墨降膜吸收器、聚丙烯填料塔布置在屋頂，其余設(shè)備均布置在四層（車間共4層），各層層高均為5 m。

原尾氣吸收系統(tǒng)主要設(shè)備見(jiàn)表1。

圖1 尾氣吸收系統(tǒng)工藝流程Fig 1 The process of tail gas absorption system

表1 原尾氣吸收系主要設(shè)備Tab 1 The main equipments of tail gas absorption

2　適用性探討

裝置生產(chǎn)氯蟲(chóng)苯甲酰胺，同為酰氯化反應(yīng)，同樣主要產(chǎn)生二氧化硫及氯化氫等氣體，但現(xiàn)生產(chǎn)工藝參數(shù)為：中真空（-50 kPa），反應(yīng)溫度為45℃，每批物料反應(yīng)生成2 kmol的HCl和6 kmol的SO2。

2.1設(shè)備管道及其布置

設(shè)備（氣體緩沖罐、降膜吸收器、酸罐、聚丙填料塔、堿罐、及真空泵等）和管道的設(shè)計(jì)壓力為1.6 MPa、設(shè)計(jì)溫度80℃等參數(shù)均能滿足現(xiàn)有工藝要求。

整個(gè)系統(tǒng)的壓力為-50 kMPa，降膜吸收器與酸罐、聚丙填料塔與堿罐均靠平衡管平衡壓力，液體靠位差均可自流到罐內(nèi)。酸吸收系統(tǒng)中降膜吸收器、酸罐、泵組成的系統(tǒng)為循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)壓力的變化不會(huì)影響各設(shè)備相對(duì)位置的變化。同理，堿吸收系統(tǒng)內(nèi)壓力的變化不會(huì)影響各設(shè)備相對(duì)位置的變化。因此，原設(shè)備布置不需調(diào)整。

2.2設(shè)備管道操作條件

1）原有真空泵抽氣速率230 m3/h，極限真空-96.7 MPa。經(jīng)計(jì)算每批物料產(chǎn)生尾氣量約為180 m3/h，能夠滿足現(xiàn)工藝要求，可以利舊使用。

2）酸吸收系統(tǒng)以酸罐液面為上游截面，泵進(jìn)塔出口內(nèi)側(cè)為下游截面列柏努利方程，經(jīng)計(jì)算泵揚(yáng)程只需克服泵到進(jìn)降膜吸收器入口處位差以及沿程的阻力損失之和約為6 m，經(jīng)計(jì)算原有泵的體積流量6.3 m3及揚(yáng)程為32 m，能滿足現(xiàn)工藝要求。同理，堿吸收系統(tǒng)循環(huán)泵也滿足現(xiàn)工藝要求。

3）經(jīng)計(jì)算原有降膜吸收器、聚丙烯填料塔能夠滿足現(xiàn)工藝要求，但現(xiàn)尾氣中SO2的產(chǎn)生量較原工藝有增量，要求聚丙烯填料塔噴淋量要增加，這樣只需將吸收循環(huán)泵出口的閥門(mén)的開(kāi)度變大，改變管路特性方程，泵揚(yáng)程降低，流量增大。

經(jīng)計(jì)算聚丙填料塔噴淋體積流量為9 m3/h，管路的管徑為DN40，原有管路即為DN40，不需調(diào)整。但原有堿塔出液口為DN50，自流流速約為0.7 m/s，這樣原有聚丙烯填料塔出液口管徑不能滿足回流要求，經(jīng)計(jì)算應(yīng)調(diào)整為DN80的管徑。這樣改造后的只需調(diào)整堿吸收塔的出口管徑即可。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)空載模擬分析驗(yàn)證，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，塔內(nèi)積累的液體越來(lái)越多，當(dāng)運(yùn)行一段時(shí)間，堿罐內(nèi)液體越來(lái)越少，堿塔底部出液視鏡被液體充滿且真空泵前的緩沖罐內(nèi)液體越來(lái)越多，所以堿塔的出液口管徑需變大，說(shuō)明以上分析判斷正確。

3改造后運(yùn)行情況

將聚丙填料塔出液口由原DN50改為DN80后，經(jīng)打壓、檢驗(yàn)合格后，裝置連續(xù)運(yùn)行半年，取得了一下良好的運(yùn)行效果：

1）整個(gè)系統(tǒng)壓力能夠達(dá)到-50 kPa，未出現(xiàn)倒罐現(xiàn)象，達(dá)到了預(yù)期的改造目的；

2）放空尾氣能夠達(dá)到國(guó)家大氣排放標(biāo)準(zhǔn)，符合環(huán)境要求；

3）整個(gè)系統(tǒng)副產(chǎn)鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍能達(dá)到31％，并且酸的品質(zhì)很穩(wěn)定，符合用戶要求。

4　結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合精細(xì)化工廠利用原有車間設(shè)備，經(jīng)常更換生產(chǎn)產(chǎn)品，盡可能降低生產(chǎn)成本角度出發(fā)，對(duì)原尾氣吸收系統(tǒng)進(jìn)行改造。通過(guò)分析判斷設(shè)備布置是否合理，核算各設(shè)備、管道參數(shù)是否能夠滿足新工藝要求等步驟，并提出改造措施。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期效果。改造投資小，見(jiàn)效快，可為今后解決此類問(wèn)題提供參考。

經(jīng)驗(yàn)交流

中圖分類號(hào)TQ051.8+2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼BDOI 10.3969/j.issn.1006-6829.2016.01.016

收稿日期：2015-12-28