組合氯化氫吸收塔沖洗凈化裝置的改進

組合氯化氫吸收塔沖洗凈化裝置的改進

1對廢酸性洗水回收利用的裝置進行適當?shù)募夹g(shù)改造湖南郴州化工集團科設計有限公司有限公司氯乙酸鈉廠，采用原2套堿洗脫液，2套5萬元/a電石氯乙酸鈉生產(chǎn)裝置。由于多方面的原因，水洗塔產(chǎn)生的廢酸性洗水沒有處理就直接排放，導致環(huán)境污染，廠房地基腐蝕嚴重，并且增加了污水處理的負荷，水資源的浪費也很嚴重。為了降低生產(chǎn)成本及環(huán)保達標的要求，對這2套裝置進行了適當?shù)募夹g(shù)改造，但效果一般。針對這種情況，同時為配合該公司2005年新20萬t/aPVC樹脂擴改工程(一期10萬t)的需要，決定在裝置上采用具有先進環(huán)保措施的組合氯化氫吸收塔水洗堿洗凈化裝置，并使其生產(chǎn)能力滿足10萬t/aPVC樹脂擴改的生產(chǎn)要求。2洗衣粉和堿洗清潔的工藝和原理2.1洗衣粉和堿洗清潔工藝的介紹2.1.1氯乙烯的制備由轉(zhuǎn)化工序除汞器送來的粗氯乙烯進入合成氣石墨冷卻器將氣體冷卻至四十攝氏度左右，進降膜吸收系統(tǒng)，用二級篩板塔(也稱泡沫塔)噴淋的工業(yè)水吸收合成氣中的過量氯化氫，制得質(zhì)量分數(shù)為28%～30%的副產(chǎn)鹽酸。制酸后的合成氣進入水洗塔，用一定量的工業(yè)水噴淋洗去余下的氯化氫，再用堿洗塔凈化吸收二氧化碳等雜氣，獲得精制的氯乙烯供聚合用。新鮮的工業(yè)水從水洗塔連續(xù)加入，廢液亦連續(xù)排放，堿液則定時更換，當其中碳酸鈉濃度超標后，必須更換一定濃度的氫氧化鈉溶液作為吸收液。原有水洗堿洗凈化裝置工藝流程見圖1。2.1.2氯乙烯的合成由轉(zhuǎn)化工序除汞器送來的粗氯乙烯進入合成氣石墨冷卻器將氣體冷卻至四十攝氏度左右，進組合吸收系統(tǒng)，用塔內(nèi)的二級組合吸收技術(shù)(泡罩和填料)吸收噴淋的工業(yè)水，吸收合成氣中的過量氯化氫，制得質(zhì)量分數(shù)為30%～31%的副產(chǎn)鹽酸。再用堿洗塔凈化吸收二氧化碳等雜氣，獲得精制的氯乙烯供聚合用。新鮮的工業(yè)水從組合塔頂部連續(xù)加入，成品酸亦連續(xù)產(chǎn)出，堿液則定時更換，當其中碳酸鈉濃度超標后，必須更換一定濃度的氫氧化鈉溶液作為吸收液。改進后組合塔水洗堿洗凈化裝置工藝流程見圖2。2.2堿洗凈化工序中hcl氣體的吸收和溫度在本工序中有2個主要的任務要完成。一個是去除HCl氣體，一個是去除CO2等雜質(zhì)氣。HCl氣體可用新鮮的工業(yè)水去吸收。由于HCl氣體在溶解于水的過程中，會有大量的溶解熱釋放出來，需要不斷地將這些熱量移去，并且從經(jīng)濟效益上考慮，制成30%～31%鹽酸最為合算。目前，移去這些熱量的方法主要是用石墨冷卻器通入0～5℃水來冷卻。CO2等雜質(zhì)氣則可用NaOH水溶液循環(huán)吸收。在水洗堿洗凈化工序中，除去粗氯乙烯單體氣中HCl氣體是最關(guān)鍵的內(nèi)容。但是，在用水吸收粗氯乙烯單體氣中的HCl氣體時，必然伴隨有大量的溶解熱釋放出來。要制成質(zhì)量分數(shù)為30%的副產(chǎn)鹽酸，每克水需溶解0.428g的HCl氣體，其溶解生成熱為736.5J/g。由于釋放了大量的熱量，系統(tǒng)溫度必然升高。系統(tǒng)溫度過高時，不但會造成系統(tǒng)主要的襯膠設備變形損壞，而且使成品鹽酸的濃度難以達到百分之三十以上。因此，降低吸收系統(tǒng)的溫度即成為水洗堿洗凈化工序的關(guān)鍵問題。表1為30%鹽酸水溶液中不同溫度下的氯化氫蒸氣壓。由表1可知，在不同溫度下30%鹽酸的HCl蒸氣壓有很大的差異。由于在相對的低溫狀態(tài)時，HCl蒸氣壓降低，更容易被吸收。不過溫度降的太低，在經(jīng)濟上不劃算。因此，酸系統(tǒng)的溫度一般控制在10～15℃為佳。3泡沫塔的污水廢水來源(1)由于進入泡沫塔吸收的水量有限，從塔內(nèi)流出的鹽酸所帶出來的熱量有限，限制了石墨冷卻器的作用，系統(tǒng)的溫度難以達到工藝的要求，酸的質(zhì)量分數(shù)一般只能達到28%～30%。(2)由于系統(tǒng)溫度較高，2個泡沫塔的襯膠容易老化和損壞。特別是在開車階段有大量氯化氫進入系統(tǒng)時，極易引起系統(tǒng)的短時超高溫，從而損壞設備。(3)水洗塔必須連續(xù)向外排放酸性廢水，廢水中溶解有一定量的氯乙烯單體，不僅污染環(huán)境，增大治污負荷，水資源和物料的浪費也很嚴重。(4)工藝流程較長，且篩板塔操作彈性小、壓降高。4成品酸的加入(1)組合塔水洗堿洗凈化裝置的主要技術(shù)改進是將三塔合一(一、二級水洗泡沫塔、水洗塔)，該技術(shù)的核心設備是氯化氫組合吸收塔，塔內(nèi)可劃分為4個區(qū)，氯乙烯冷卻區(qū)、濃酸吸收區(qū)、稀酸吸收區(qū)、清水吸收區(qū)。(2)當溫度較高的含氯化氫體積分數(shù)為5%～10%的氯乙烯混合氣進入吸收塔下部，由下而上經(jīng)過各區(qū)域冷卻、吸收后，99%以上的氯化氫被除去。(3)清水從頂層塔板連續(xù)加入，30%～31%的濃鹽酸由下段濃酸循環(huán)泵開旁路通過調(diào)節(jié)閥連續(xù)排出作為成品酸。(4)通過稀酸循環(huán)系統(tǒng)和濃酸循環(huán)系統(tǒng)，不斷地將吸收氯化氫時所產(chǎn)生的溶解熱移出，降低吸收溫度，從而可使產(chǎn)品酸的質(zhì)量分數(shù)穩(wěn)定在30%～31%。(5)噴淋加水和成品酸的輸出均使用氣動調(diào)節(jié)閥，并采用計算機集散控制系統(tǒng)(DCS)對加水量和出酸量進行自動控制調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)操作平穩(wěn)安全，且降低勞動強度。(6)該裝置不僅具有操作彈性大，過程控制方便等特點，而且在開車階段有大量氯化氫通過設備的時候，也不會引起系統(tǒng)超溫。(7)三塔合為一塔后不但降低了占地面積和固定資產(chǎn)的投資，而且降低了系統(tǒng)的阻力，使后續(xù)工序的操作更為順利。(8)從原水洗塔排放的廢酸水在新上的裝置中排放為零。不僅使環(huán)境得到有效保護，降低治污的負荷，也使本裝置的設備及廠房地基得到保護，免遭廢酸腐蝕。5酸性廢水的處理(1)可穩(wěn)定地年產(chǎn)30%～31%鹽酸8000～20