鹽酸生產(chǎn)過程中尾氣處理改進措施

唐繼平，陶英烈

(1.石河子天域新實化工有限公司,新疆 石河子 832000；2.葫蘆島市生態(tài)環(huán)境服務(wù)中心，遼寧 葫蘆島 125000)

新疆天業(yè)集團下屬的石河子天域新實化工有限公司(簡稱“天域新實化工”)始建于2004年,設(shè)計總規(guī)模為24萬t/a聚氯乙烯樹脂,配套18萬t/a離子膜法燒堿。氯化氫合成生產(chǎn)鹽酸時會產(chǎn)生一定的尾氣,造成環(huán)境污染,若設(shè)備流量小和泵抽力不足,會產(chǎn)生少量氯化氫尾氣排放至大氣中。在鹽酸生產(chǎn)過程中,由于鹽酸的揮發(fā)性,導(dǎo)致尾氣雖經(jīng)水流噴射泵抽入鹽酸循環(huán)罐再進行吸收,但仍有酸氣外逸,且酸循環(huán)泵設(shè)備運行有限,一旦設(shè)備損壞，尾氣將大量冒出。針對此問題，天域新實化工對現(xiàn)有鹽酸工藝進行改進。

1 鹽酸及其工藝流程簡述[1]

離子膜電解的氯氣、氫氣經(jīng)過干燥處理后,分別經(jīng)過氯氣緩沖罐、氫氣緩沖罐、氫氣阻火器,在合成爐內(nèi)進行燃燒反應(yīng),生成氯化氫氣體。合成的氯化氫氣體經(jīng)冷卻后送氯乙烯車間或經(jīng)降膜吸收器吸收制成鹽酸或高純酸。去降膜吸收器的氯化氫氣體經(jīng)一級吸收塔吸收后,剩余氣體進入二級尾氣塔再吸收。合格的鹽酸進入鹽酸儲罐中,不凝性氣體自行放空或由水流噴射泵抽入鹽酸循環(huán)罐吸收后放空,尾氣處理工藝流程如圖1所示。

2 尾氣來源

2.1 鹽酸生產(chǎn)過程中產(chǎn)生尾氣

在鹽酸生產(chǎn)異常時,就會產(chǎn)生不合格的鹽酸。為了確保銷售時鹽酸合格,須將不合格鹽酸經(jīng)過吸收塔進行二次吸收,生產(chǎn)質(zhì)量分數(shù)高于31%的鹽酸。高濃度鹽酸吸收時會產(chǎn)生較多尾氣,增大尾氣抽空負荷。此時,由于抽氣量小,尾氣中的少量氯化氫進入鹽酸儲罐的呼吸閥，就會冒出酸氣。天域新實化工現(xiàn)有鹽酸儲罐3個,總?cè)莘e為1 500 m3；高純酸儲罐3個,總?cè)莘e為210 m3。

圖1 尾氣處理工藝流程
Table 1 Process flow of tail gas treatment

夏季環(huán)境氣溫高,鹽酸易揮發(fā)出氣體,玻璃鋼鹽酸儲罐儲存過程中鹽酸受熱,經(jīng)酸罐頂部呼吸閥會冒出酸氣。向外售工業(yè)鹽酸時，在用鹽酸泵給罐車裝車過車中，罐車內(nèi)壁溫度較高，鹽酸入罐時會揮發(fā)有大量酸氣；如果抽氣裝置來不及抽走，罐車頂部也會冒出酸氣。

2.2 氫氣過量放空時產(chǎn)生尾氣

在合成爐內(nèi)進行合成燃燒反應(yīng)生成氯化氫氣體,氯、氫配比必須控制在1∶(1.05～1.10),在自行放空的尾氣中有氫氣、氯化氫、不凝性氣體等。氫氣不會污染環(huán)境，但微量的氯化氫氣體會隨氫氣的過量放空而放出，污染環(huán)境。

2.3 尾氣處理酸溫高產(chǎn)生尾氣

每臺鹽酸循環(huán)罐配有1臺離心泵和1臺水流噴射泵,用于處理尾氣。天域新實化工總共有3套鹽酸尾氣吸收系統(tǒng)，但是，水吸收氯化氫會放熱,致使循環(huán)罐溫度高達60～70 ℃，而且，鹽酸具有揮發(fā)性，濃度越大、溫度越高，揮發(fā)性越強。尾氣經(jīng)鹽酸循環(huán)罐吸收后，罐中鹽酸的濃度不斷增加。鹽酸循環(huán)罐循環(huán)吸收放空管連通大氣,在高溫下隨罐中的尾氣放出氯化氫氣體,不可避免地會造成環(huán)境污染。

3 尾氣處理改進措施

3.1 酸循環(huán)泵改型

在離子膜制堿生產(chǎn)過程中,需要一定量的高純酸來調(diào)節(jié)pH值。在高純酸生產(chǎn)連續(xù)運行過程中,尾氣依靠酸循環(huán)泵抽出后，再進行處理。天域新實化工拆除了原來的1套高純酸泵吸收系統(tǒng)，用2套鹽酸循環(huán)泵吸收處理尾氣。這就導(dǎo)致鹽酸裝車現(xiàn)場泵抽氣量不足，酸氣較大,于是將2臺酸循環(huán)泵進行改型升級。改進前后循環(huán)泵設(shè)備參數(shù)如表1所示。

表1 循環(huán)泵各項運行參數(shù)Table 1 Operation parameters of circulation pump

由表1可見：改進的設(shè)備功率較大,是以前設(shè)備參數(shù)的兩倍,滿足生產(chǎn)高純酸、鹽酸時抽氣的需要,保證了現(xiàn)場酸泵的流量。

3.2 水流噴射泵改進

現(xiàn)場尾氣較大,在酸泵滿足流量的情況下,要考慮到水流噴射泵(設(shè)備參數(shù)如表2所示)是否滿足需要。由表2可見：水流噴射泵水流量為95 m3/h，因此須增加水的流量及吸氣量來處理尾氣中的氯化氫氣體。天域新實化工改用了FPP-80-520型水流噴射泵來保證抽氣量,其參數(shù)如表3所示。安裝新水流噴射泵后，增大了泵的流量及抽氣量，解決了尾氣處理系統(tǒng)現(xiàn)場抽氣不足的問題。

表2 改造前水流噴射泵設(shè)備參數(shù)Table 2 Parameters of unimproved water jet pump

3.3 降低鹽酸循環(huán)罐酸溫度

改造鹽酸循環(huán)泵和水流噴射泵后,設(shè)備流量和抽氣量都滿足了生產(chǎn)要求。但是,水吸收氯化氫放熱,導(dǎo)致夏季鹽酸循環(huán)罐鹽酸溫度升高[3]。

經(jīng)檢測，發(fā)現(xiàn)夏季鹽酸循環(huán)罐酸溫度高達60～70 ℃，解決了抽氣不足的問題后,鹽酸循環(huán)罐尾氣增大。

表3 改造后水流噴射泵設(shè)備參數(shù)Table 3 Parameters of improved water jet pump

因此,將鹽酸循環(huán)罐酸溫度通過尾氣處理裝置進行冷卻降溫,在鹽酸循環(huán)泵出口增加1條管線,用閥門控制,將此管線連接至一級吸收塔進吸收水口,即將鹽酸循環(huán)罐酸通入一級吸收塔降溫后,再通入二級吸收塔,進行降溫；然后,進入鹽酸循環(huán)罐。降溫后，酸的溫度經(jīng)測定只有30 ℃左右,徹底解決了酸溫度高的問題。優(yōu)化后的工藝流程見圖2。

圖2 尾氣控制優(yōu)化工藝流程Table 2 Optimized process flow of tail gas treatment

由圖2可見：改造后，鹽酸生產(chǎn)過程中尾氣處理工藝得到了優(yōu)化,設(shè)備得到了改進,解決了生產(chǎn)運行中尾氣排放量大的問題，鹽酸界區(qū)內(nèi)空間含氯化氫檢測數(shù)據(jù)達到了國家規(guī)定的車間環(huán)境檢測要求值(<15 mg/m3)。為了促進鹽酸生產(chǎn)環(huán)境的全面優(yōu)化,天域新實化工正計劃在尾氣處理中增加1套堿吸收裝置,以確保氯化氫尾氣處理達到零排放。

4 結(jié)語

這些改進措施落實后，鹽酸生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾氣達到了零排放、零污染,徹底改善了操作人員的工作環(huán)境，杜絕了環(huán)境污染。