副產(chǎn)鹽酸深解析長周期穩(wěn)定運行技術(shù)

徐 穎

（唐山三友硅業(yè)有限責(zé)任公司，河北唐山063305）

隨著有機(jī)硅工業(yè)的迅速發(fā)展，甲基氯硅烷產(chǎn)能飛速提高，副產(chǎn)物的數(shù)量也在增加。產(chǎn)能60 萬t/a 的甲基氯硅烷生產(chǎn)裝置將會產(chǎn)生41 萬t/a 左右的副產(chǎn)物，其中副產(chǎn)鹽酸約為30 萬t/a。副產(chǎn)鹽酸處理不當(dāng)，將對環(huán)境造成污染[1]。

唐山三友硅業(yè)有限責(zé)任公司現(xiàn)采用鹽酸深度解析技術(shù)對氯甲烷合成副產(chǎn)鹽酸進(jìn)行處理，解析出的HCl 氣體供氯甲烷合成使用。但該公司現(xiàn)有副產(chǎn)鹽酸深解析系統(tǒng)年處理量偏低，處理成本較高，副產(chǎn)鹽酸深解析工序因管道泄漏、泵運行不平穩(wěn)、不易控制等原因影響，平均運行周期僅為20 天，達(dá)不到預(yù)期效果。本文主要針對上述問題逐一進(jìn)行探討，通過一系列的對比實驗尋求解決辦法，使深解析系統(tǒng)運行周期由20 天延長至30 天，提高了氯甲烷合成副產(chǎn)鹽酸的處理能力。

1 開展高溫管道材質(zhì)比選，解決管道泄漏問題

通過對系統(tǒng)管道泄漏情況總結(jié)歸納后發(fā)現(xiàn)，共有4 條管線因介質(zhì)溫度較高，現(xiàn)有襯PO 管道適用范圍低，泄漏次數(shù)較多。采用對比試驗來確定高溫管道更換管道材質(zhì)后的效果。

1.1 氯化鈣循環(huán)泵至深脫塔塔頂進(jìn)料管線

管線工作溫度約140 ℃，原系統(tǒng)全部采用鋼襯PO 管道，新系統(tǒng)部分更換為襯PTFE（聚四氟乙烯）管道和襯FEP（聚全氟乙丙烯）管道，原系統(tǒng)泄漏3 次，新系統(tǒng)未出現(xiàn)泄漏。

1.2 深脫塔塔釜去閃蒸再沸器管線

管線工作溫度150～160 ℃，原系統(tǒng)全部采用鋼襯PO 管道，新系統(tǒng)部分更換為B 套系統(tǒng)部分管道更換為襯PTFE 管道、襯FEP 管道和襯ETFE（聚四氟乙烯-乙烯）管道，原系統(tǒng)泄漏3 次，新系統(tǒng)襯PTFE 管道和襯ETFE 新系統(tǒng)未出現(xiàn)泄漏， 襯FEP管道泄漏1 次。

1.3 溢流槽去氯化鈣循環(huán)泵及閃蒸再沸器至廢水冷卻器管線

管線工作溫度120～130 ℃，原系統(tǒng)全部采用鋼襯PO 管道，新系統(tǒng)部分管道更換為襯PTFE 管道、襯FEP 管道和襯FEP 管道，原系統(tǒng)泄漏2 次；新系統(tǒng)襯PTFE 管和襯ETFE 新系統(tǒng)未出現(xiàn)泄漏，襯FEP 管道泄漏1 次。

綜合以上結(jié)果，考慮深解析高溫管道的備件統(tǒng)一性，采用襯PTFE 材質(zhì)可達(dá)到有效減少管道泄漏，延長深解析運行周期的目的。

2 氯化鈣循環(huán)泵的比選

A 套系統(tǒng)為原系統(tǒng)，選用的是MFY 型耐腐耐磨泵，B 套系統(tǒng)選用的是IHF 型氟塑料離心泵。運行一周期后發(fā)現(xiàn)，A 系統(tǒng)循環(huán)泵一周期內(nèi)泄漏2 次，且到后期因為氯化鈣循環(huán)泵流量不能保證，導(dǎo)致深解析系統(tǒng)減量；B 系統(tǒng)循環(huán)泵無泄漏，且泵運行平穩(wěn)，氯化鈣循環(huán)流量可完全按照稀酸量的1∶3 進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此選用型號為IHF 型的氟塑料離心泵作為為氯化鈣循環(huán)泵，可有效解決泵運行不平穩(wěn)，易泄漏的問題，運行數(shù)據(jù)對比見表1。

3 開展冷凝水單獨外排系統(tǒng)改造，解決蒸汽流量不穩(wěn)的問題

隨著深解析系統(tǒng)產(chǎn)能提高，蒸汽需求量上升，原凝水外排系統(tǒng)無法滿足需求，造成蒸汽流量和壓力頻繁波動，極易出現(xiàn)泛塔現(xiàn)象。為了解決此問題，采用蒸汽冷凝水槽及冷凝水調(diào)節(jié)閥替代現(xiàn)有系統(tǒng)的疏水閥。A 系統(tǒng)和B 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對比見表2。

從表2 可以看出，A 套采用疏水器，B 套系統(tǒng)采用冷凝水槽和液位調(diào)節(jié)閥，B 系統(tǒng)在相同進(jìn)酸量的前提下，蒸汽消耗降低0.01～0.02 t/m3，蒸汽流量穩(wěn)定，有效減少了泛塔現(xiàn)象的發(fā)生。

4 優(yōu)化塔內(nèi)填料層的填料環(huán)結(jié)構(gòu)及規(guī)格，解決設(shè)備堵塞問題

深脫塔填料為石墨拉西環(huán)，利用加入氯化鈣的方法提高HCl 對水的揮發(fā)度，因氯化鈣為鹵化物，易結(jié)晶附著于塔及填料表面，堵塞填料造成塔內(nèi)傳質(zhì)效果差[2]。A 套為原始系統(tǒng)，填料層3 層均為大拉西環(huán)，方案一中1 層填料更換為小拉西環(huán)；方案二中2 層填料更換為小拉西環(huán)；方案三中3 層填料均為小拉西環(huán)；方案四中填料層3 層均為大拉西環(huán)，但是在每個大填料上打幾個小孔，增加接觸面積。隨著小拉西環(huán)比例的增加，系統(tǒng)的運行周期由20 天逐漸延長到30 天，產(chǎn)能由3.0～6.5 m3/h 提高到5.0～6.5 m3/h，廢水含量由2.11%降低到1.69%。此外，大填料上打孔之后， 填料的傳質(zhì)面積增大了30%～40%，介質(zhì)的通過率提高了30%～50%[2]，系統(tǒng)的運行周期由20 天延長到30 天，產(chǎn)能由3.0～6.5 m3/h 提高到6.0～6.5 m3/h，廢水含量由2.11%降低到1.83%。說明填料打孔或減小規(guī)格對提高產(chǎn)能、延長運行周期均有一定效果。考慮到大拉西環(huán)庫存?zhèn)浼^多，最終采用填料打孔方案四。A 系統(tǒng)和優(yōu)化方案的數(shù)據(jù)對比表見表3。

表1 A系統(tǒng)和B系統(tǒng)循環(huán)泵運行數(shù)據(jù)對比

表2 A系統(tǒng)和B系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對比表

表3 A系統(tǒng)和優(yōu)化方案的數(shù)據(jù)對比表

5 對深解析控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級

5.1 改變深解析再沸器蒸汽調(diào)節(jié)閥管徑

現(xiàn)有的深解析再沸器蒸汽調(diào)節(jié)閥管徑大，且2 臺深脫再沸器僅有1 臺流量計， 不利于對蒸汽進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。 為了更精確的調(diào)節(jié)和監(jiān)控蒸汽流量，將深脫再沸器蒸汽調(diào)節(jié)閥管徑改小， 增加1 臺蒸汽流量計， 對深脫塔再沸器的蒸汽流量進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)控。改造后，有效減少了泛塔次數(shù)，運行時間由20 天延長至29 天，廢水濃度合格率由80%提高至95%，更多的HCl 被深解析后回收入系統(tǒng)。

5.2 對深脫析塔氯化鈣出料系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化

將原有出酸系統(tǒng)的四通管道改為1 個三通管和1 個單獨管道，避免氯化鈣進(jìn)閃蒸再沸器和進(jìn)深脫塔再沸器系統(tǒng)搶物料的現(xiàn)象。優(yōu)化后深解析運行時間由20 天延長至27 天，塔釜液位調(diào)節(jié)閥動作幅度由30%減少為10%，確保深解析系統(tǒng)更易控制，周期運行更加平穩(wěn)。

6 結(jié)論

綜上所述，通過優(yōu)化高溫管道材質(zhì)、氯化鈣循環(huán)泵改型、采用冷凝水單獨外排、填料結(jié)構(gòu)改型及深解析運行系統(tǒng)控制，解決了副產(chǎn)鹽酸深解析工序管道泄漏、設(shè)備堵塞、泵運行不平穩(wěn)、不易控制等問題，周期由20 天延長至30 天。但因原料氯甲烷合成副產(chǎn)鹽酸中含有甲醇及硅氧烷，易堵塞深脫塔、管道及換熱器，該公司將對原料氯甲烷合成副產(chǎn)鹽酸純化進(jìn)行進(jìn)一步研究。