鹽酸生產中尾氣吸收工藝改進

李偉，趙連文，多春玲

(河北冀衡化學股份有限公司，河北 衡水 053000 )

河北冀衡化學股份有限公司(以下簡稱“冀衡化學”)氯堿車間鹽酸工段有2臺二合一鹽酸合成爐，其主要任務是消化未被完全液化的氯氣，平衡系統氯氣壓力，生產的高純鹽酸主要用于電解槽加酸、樹脂塔再生。

1 工藝簡述

一臺鹽酸合成爐型號為SKL-900，產能120 t/d，以下稱SKL-900合成爐；另一臺為副產蒸汽型合成爐，型號ZJF-50(H)，產能150 t/d，以下稱ZJF-50(H)合成爐。兩套鹽酸合成爐共用一套氯氣緩沖罐和氫氣緩沖罐。來自氫處理工序的氫氣純度(體積分數，下同)≥98.08%，壓力≥18 kPa，進入氫氣緩沖罐；氯氣來自氯氣液化工序尾氯分配臺，純度≥70%，尾氯中含氫體積分數≤3.5%，通過減壓自動閥調節壓力至30～70 kPa后，進入氯氣緩沖罐。氯氣、氫氣分別通過孔板流量計、調節自動閥滿足氯、氫體積配比1∶(1.2～1.4)，氫氣過量以保證氯氣充分燃燒，以及成品酸中游離氯質量濃度≤60 mg/L。兩套鹽酸合成爐均采用自動點火方式。燃燒產生的高溫、高濕的HCl氣體，經過石墨冷卻器降溫至40 ℃左右后，進入一級降膜吸收器，未被吸收水完全吸收的HCl氣體進入二級降膜吸收器;吸收水自吸收水高位槽通過位差進入二級降膜吸收器吸收少量的HCl氣體后，再次進入一級降膜吸收器吸收高濃度的HCl氣體，最終產出質量分數為31%的高純鹽酸。

ZJF-50(H)合成爐的尾氣通過水洗塔、汽液分離器最終進入堿液吸收塔吸收，達到排放尾氣HCl質量濃度≤20 mg/m3，符合《燒堿、聚氯乙烯工業污染物排放標準》(GB 15581—2016)排放要求。SKL-900二合一石墨鹽酸合成爐產生的尾氣通過吸收水罐上部的水力噴射泵后與吸收水混合，尾氣中的HCl氣體被吸收水再次吸收后排放。

2 生產中存在的問題

SKL-900合成爐采用水力噴射泵作為動力抽取降膜吸收器中的尾氣，因合成爐內的HCl氣體經過兩級降膜吸收器后的殘余氣體受到降膜吸收器冷卻溫度、吸收水溫度、水中的酸度及水量的影響，尾氣中含有少量未被完全吸收的HCl尾氣進入吸收水罐，利用吸收水罐內的稀酸(酸質量分數大約為3%)再次吸收后，排放尾氣中的HCl氣體含量不符合排放要求。另外，冀衡化學合成氯化氫采用的是未被完全液化的純度較低的尾氯，由于尾氯中含雜質氣體較原氯多，并且受下游用氯客戶不穩定用量的影響，尾氯純度波動較大，造成爐壓波動較大，導致燃燒不充分，因此尾氣較多，產品質量低，成品酸游離氯超標(要求酸中游離氯質量分數≤6 ×10-5)。改造前工藝流程如圖1所示。

圖1 改造前尾氣吸收工藝流程示意圖

3 工藝改進

冀衡化學在原工藝基礎下，取消水力噴射泵作為尾氣吸收的動力，依靠氫氣與氯氣在合成爐內混合燃燒后的爐壓(4 kPa，因過氫操作)作為動力輸出。為防止尾氣中含有較高溫度的HCl氣體，在二級降膜吸收器后增加兩臺填料塔。前一臺填料塔用稀酸罐內的稀酸(酸質量分數大約為3%)洗滌尾氣，達到降溫、冷卻的作用；另外一臺填料塔用20%氫氧化鈉溶液洗滌吸收后的氣體后，再排放。一級洗滌塔用的洗滌液與稀酸罐相連接，洗滌尾氣后的稀酸溶液再次進入降膜吸收器，達到水的再利用，節約純水(經檢測吸收尾氣后的水鹽酸質量分數在3%以下)。二級堿液洗滌塔吸收尾氣后變為含有游離氯的水溶液(主要成分為次氯酸鈉和氯化鈉的水溶液)，經過循環泵輸送至化鹽工序，用于除去粗鹽水中的有機藻類。改造后的工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后尾氣吸收工藝流程示意圖

4 改造效果

用氯化氫合成爐內氯氣、氫氣燃燒后產生的爐壓作為動力替代水力噴射泵的負壓后，爐壓大大降低(改造前爐壓4 kPa，改造后爐壓0.2 kPa)，并且運行穩定，爐內火焰燃燒高度相對較低，火焰寬度增加，火焰亮度增強，并且對原料氯氣純度的波動影響較低，操作彈性增大，提高了產品質量，產品游離氯合格[實際游離氯控制在(2～2.8)×10-5，小于指標值6×10-5]。另一方面,未改造前受到爐壓影響，產量受到約束；改造完畢后，相對提高了產量。

排放尾氣中HCl質量濃度≤20 mg/m3，符合《燒堿、聚氯乙烯工業污染物排放標準》(GB 15581—2016)排放要求。

取消水力噴射泵后，隨即停用了1臺循環水泵，每天節電135 kW·h，工業用電電價按0.68元/(kW·h)計算，年節約電費30 600元(按年運行時間8 000 h計)。