氯氣干燥塔升級改造總結

楊小軍

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305）

唐山三友氯堿有限責任公司（以下簡稱“唐山三友”）隸屬于唐山三友集團，公司主要產品有32%液堿、50%液堿、鹽酸以及多種型號PVC。其中，燒堿系統的氯氫處理工序主要對氯氣進行洗滌冷卻、除霧、干燥、壓縮輸送處理，對氫氣進行冷卻、除水、壓縮輸送處理。

1 氯氣干燥工藝流程

電解生產的高溫濕氯氣夾帶鹽霧，濕氯氣經過洗滌塔進行冷卻洗滌后，經過鈦管冷卻器冷卻，再由水霧捕集器除水，通過氯氣干燥塔進行除水干燥，通過酸霧捕集器去除酸霧，達到工藝指標要求，經過氯氣壓縮機壓縮后輸送至合成工序，用于氯化氫合成。氯氣干燥流程圖見圖1。

2 氯氣干燥塔簡介

圖1 氯氣干燥流程圖

氯氣干燥塔作為氯氫處理系統的關鍵設備，其運行狀態影響氯氣指標是否滿足生產需求，關系到整個燒堿系統的安全與穩定。

（1）結構組成

氯氣干燥塔原始設計為填料-泡罩組合塔結構，直徑較大、高度較高，采用PVC/FRP復合材質。設備本體分為上部分泡罩層和下部分填料層2個部分，其中泡罩層部分為5層塔板，采用PVC材質，每層塔板內部用哈氏合金管冷卻，使濃硫酸吸收氯氣中水分而產生的熱量冷卻，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梅花環填料，材質為CPVC。

（2）結構特點

氯氣干燥塔采用2種不同的塔型串聯組合，流程結構緊湊，占地面積較小，充分發揮了填料塔操作彈性大和泡罩塔處理量大、干燥效率高的優勢。

（3）工作原理

氯氣干燥采用濃硫酸作為干燥劑，因為濃硫酸具有較高的脫水效率、不與氯氣發生反應，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，通過硫酸吸收氯氣中的水分實現的。因此，氯氣干燥的實質是水從氯氣中擴散至濃硫酸中的傳質過程。

3 運行中存在的問題

（1）塔板頻繁泄漏

氯氫處理工序氯氣干燥塔為玻璃鋼材質，因長時間運行氯水腐蝕、設備老化，設備塔體、塔盤變形較大，經測量因變形，造成塔盤水平度偏差約10 mm左右，嚴重影響塔盤內部酸液位層，造成塔盤內硫酸液位偏離。其次受變形影響，部分塔盤出現泄漏、泡罩損壞脫落等現象，設備的故障狀態直接導致氯氣干燥效果變差，影響了整體燒堿系統的安全穩定運行。

為保障生產需求，只可在每次停車檢修期間對氯氣干燥塔進行拆檢，維修過程處理困難，為最大程度保護塔盤只能將酸放凈，且不能進行水沖洗，從而造成極大的安全與環保隱患。

（2）冷卻水管線堵塞

冷卻水管線為碳鋼材質，運行時間較長，管線內部腐蝕結垢嚴重，造成哈氏合金管堵塞，嚴重影響干燥塔運行溫度，需經常進行反沖洗，增加了操作人員工作量。

4 設備改型升級

為了解決上述問題，防止發生安全事故，降低檢修頻次，相關技術人員結合現有工況制定設備改型升級方案，利用系統大修機會將原塔拆除，安裝新塔，配套安裝冷卻水及其塔體連接管道，同時對原設備結構進行改造。

（1）設備結構型式改變

新體采用新式塔體塔盤結構，具有補償功能，避免設備因塔體變形造成頻繁損壞問題。

利用原塔哈氏合金管，將管線進行重新疏通，投入使用，降低設備投資費用。

（2）冷卻水管線改造

將5℃冷卻水由碳鋼材質更換為不銹鋼材質，并在每層塔板進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，制定清理周期，減緩哈氏合金管堵塞狀況。

5 改造后運行狀況

氯氣干燥塔自完成更換投入使用后，運行平穩，運行指標正常，前期存在的問題均得到有效解決。不僅保障了燒堿系統安全、穩定運行，同時降低了塔體本身檢修頻率。設備更換后各層塔盤鼓泡恢復正常，硫酸加入量與濃度控制精細化，有利于減少濃硫酸耗用量。

6 效益分析

6.1 安全效益

該項目確保了燒堿系統的長期安全穩定運行，延長了設備使用壽命，降低了因原塔長周期故障狀態所造成的突發停車以及人身傷害事故的可能性，從而保障了整體生產系統的安全穩定運行。

6.2 經濟效益

（1）檢修成本

因塔盤頻繁泄漏，造成單次拆檢、更換塔體墊片、吊車及人工費用約10萬元，新塔更換后年可創效約12萬元。

（2）穩產創效

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，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，各項指標均達標，硫酸消耗指標平均為15 kg濃硫酸/t燒堿，該套燒堿生產線按24萬t/a產能核算，濃硫酸采購價格按418元/t計算，則硫酸降耗節約生產成本約為15萬元。

7 結語

經過更換新型塔體不僅提高了設備在線率，降低了故障狀態下運行的安全風險，同時促使指標細化調控，降低硫酸消耗，保障設備長周期穩定運行的基礎上，為生產運行帶來安全與環保效益。