氯堿行業(yè)尾氣提氫裝置的應(yīng)用

夏優(yōu)美

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

1 技術(shù)方案提出的背景

化工行業(yè)一直是污染的重點行業(yè)，在氯堿行業(yè)里有大量的尾氣排放，嚴(yán)重的污染環(huán)境，國家對尾氣中污染物排放有嚴(yán)格的限制要求。在氯化氫合成過程中氯氣、氫氣按1∶1.05配比，氫氣過量，用水吸收氯化氫生產(chǎn)鹽酸過程中，尾氣中還有少量氯化氫未被完全吸收。尾氣中含有大量的氫氣、氯化氫和氯氣等氣體，這些氣體進(jìn)入大氣污染環(huán)境，人們經(jīng)過測試，發(fā)現(xiàn)工廠附近的雨水和空氣呈酸性，污染環(huán)境，破壞農(nóng)作物，因此提出尾氣提氫裝置改善尾氣的排放，并在實際中應(yīng)用推廣。

氯堿廠中氯化氫的生產(chǎn)與使用過程產(chǎn)生含氯廢氣，使用氯作原料的農(nóng)藥廠、塑料廠、橡膠廠以及濕法冶金廠、凈水廠、紡織廠等工業(yè)都會排放氯氣。氯氣是一種化學(xué)性質(zhì)活潑的氧化劑，常用于水處理的消毒劑和漂白劑。氯氣溶于水后，會生成鹽酸和次氯酸。氯氣排放到空氣中會引起中毒，屬于甲類生產(chǎn)危險的物質(zhì)[1]。

氯堿廠中氯化氫的生產(chǎn)與使用過程排出氯化氫氣體，排放到空氣中引起環(huán)境污染和空氣污染，與空氣中的水蒸氣結(jié)合生成酸溶液。，鹽酸是重要的化工原料，常用來制備金屬氯化物，同時在皮革行業(yè)、食品行業(yè)及電鍍、搪瓷、醫(yī)藥、軋鋼等行業(yè)也得到廣泛的應(yīng)用。而且鹽酸也是氯堿廠的重要產(chǎn)品。

氯堿廠中氯化氫的生產(chǎn)與使用過程會排出剩余氫氣，排放到大氣浪費資源，回收這部分氫氣能達(dá)到節(jié)能減排的目的。二期氫氣作為原料回收循環(huán)利用，循環(huán)經(jīng)濟(jì)。氫氣水域甲類氣體，遇到明火易產(chǎn)生爆炸[2]。

原氯堿廠的尾氣經(jīng)吸收后，多采用水環(huán)真空泵夾帶入地下水管道進(jìn)行處理，這種方法雖然簡單，但是既不利于環(huán)境保護(hù)，而且廢水處理困難，所以對原來的尾氣處理方法進(jìn)行改造，提出新的方案[3]。

2 尾氣提氫裝置的原理

本裝置尾氣處理系統(tǒng)主要采用吸收中和法。

水洗塔中主要是水吸收氯化氫，此外氯氣在水中微量溶解。發(fā)生的反應(yīng)方程式是：Cl2+H2O=HCl+HClO，此反應(yīng)為可逆反應(yīng)，放出的熱可以被水溶液帶走，自然降溫，不用增加降溫裝置。

堿洗塔中主要是酸堿中和反應(yīng)。發(fā)生的主要反應(yīng)方程式為：

上述反應(yīng)放出的熱被堿溶液帶走，自然降溫，不會增加降溫裝置和費用。

3 尾氣提氫裝置概況

3.1 尾氣提氫裝置工藝流程

尾氣提氫裝置是在原40萬t/a燒堿生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)上改造裝置的尾氣排放系統(tǒng)。本技術(shù)方案主要包括水洗塔和堿洗塔兩套吸收裝置，并配有相應(yīng)管線和儀表控制系統(tǒng)，有效吸收了排放尾氣中的氯化氫等酸性氣體，并實現(xiàn)零排放，副產(chǎn)物稀鹽酸回收利用，主產(chǎn)物氫氣進(jìn)入壓縮機(jī)加壓后循環(huán)利用。尾氣提氫裝置流程見圖1。

圖1

3.2 尾氣提氫裝置工藝流程簡述

原燒堿廠鹽酸合成工序由6套合成爐組成，氯化氫合成的尾氣（含有氫氣80%，氯氣8%，氯化氫8%等，其他氣體4%，此數(shù)據(jù)以實測為準(zhǔn)），來自合成工序的冷凝器（一般6臺），間斷的產(chǎn)生含氫氣和氯化氫等酸性氣體的尾氣，改造原來的水環(huán)真空泵放空管道，加一個等徑三通接入本裝置，廢氣首先進(jìn)入水洗塔，氣體從下面進(jìn)入與上部分布器噴灑的水逆流，氣液接觸，水吸收氣體中的氯化氫和部分氯氣等，氯化氫溶液尾氣洗滌泵打入稀鹽酸儲罐儲存，剩余的尾氣進(jìn)入堿洗塔，從堿洗塔下部進(jìn)入，堿液從上部分布器噴灑而下，逆流接觸吸收剩余的氯化氫和氯氣，生成的堿溶液用堿洗泵抽走進(jìn)入外管，水洗塔和堿洗塔通過洗滌、冷凝、吸收、溶解，大量的氯化氫被吸收液相從水洗塔底流出，最后氫氣從堿洗塔塔頂流出，本裝置中的水洗塔和堿洗塔都配有液體分布器，能夠保證液體分布均勻，除去尾氣中的氯化氫等酸性氣體，并配有在線和就地的液位、溫度、壓力等儀表控制裝置，此外，水洗塔和堿洗塔的氣體出口都配有取樣點，用于分析氣體的成分。本裝置尾氣實現(xiàn)零排放，水洗塔吸收的氯化氫廢液進(jìn)入稀鹽酸儲罐供出售或使用，氫氣提純后經(jīng)壓縮機(jī)加壓后送至合成工序循環(huán)使用[4]。

3.3 尾氣提氫裝置產(chǎn)品

3.3.1 氫氣

經(jīng)提純吸收后氫氣已經(jīng)達(dá)到了原料的純度要求，可以經(jīng)過壓縮機(jī)加壓后返回合成工序，循環(huán)使用。

3.3.2 氯化氫溶液

水洗塔的水吸收來的氯化氫和氯氣形成稀鹽酸，進(jìn)入稀鹽酸儲罐儲存，也是氯堿工廠的產(chǎn)品。

3.3.3 氯化鈉溶液

堿洗塔來塔底形成堿溶液，進(jìn)入外管。

3.4 尾氣提氫裝置優(yōu)點

本裝置有五大優(yōu)點：

1）本裝置投資低，占地面積小，運行成本低；2）能夠?qū)崿F(xiàn)著尾氣中氯化氫和氯氣的脫除，廢液可以經(jīng)過加工處理得到稀鹽酸，再利用，也可以做產(chǎn)品；3）裝置采用分布器，增大了吸收面積，減小氣液傳質(zhì)阻力；4）尾氣中的氫氣經(jīng)過吸收提純后經(jīng)過加壓，可以循環(huán)利用；5）此裝置采用間歇操作，電能和水資源的消耗少，節(jié)約能源；6）減少了尾氣進(jìn)入地下水造成污水難處理，達(dá)到環(huán)保的目的。

4 結(jié)束語

化工行業(yè)尾氣排放一直是環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)祝矚馓釟溲b置是由我公司提出的對這氯堿工業(yè)合成工序排放的含氯尾氣的系統(tǒng)改造，能夠達(dá)到節(jié)能減排的目的，循環(huán)經(jīng)濟(jì)，安全環(huán)保，而且，尾氣提氫裝置已經(jīng)在河北盛華化工有限公司、山東德州實華化工有限公司、河南昊華宇航化工股份有限責(zé)任公司等地的大型氯堿廠推廣應(yīng)用。