燒堿裝置酸性尾排氣體吸收工藝確定

摘 要：在化工產業的發展中，每家化工企業始終將環境保護和資源節約作為企業發展的生命。通過構筑產業循環式組合發展模式，充分實現排放物資源化、再利用，大力實施清潔生產，企業的環保和節能工作效果顯著。文章主要對燒堿裝置酸性尾排氣體吸收工藝確定進行闡述。

關鍵詞：燒堿裝置；酸性尾排氣體；吸收工藝；確定

燒堿裝置在生產過程中會產生含有氯化氫、硫化氫、二氧化碳等氣體的尾氣。氯化氫氣體遇水很容易吸收，去除尾排中的氯化氫氣體較容易。硫化氫氣體的含量占尾氣排放雖然很少，但對環境還是會造成許多不良影響，硫化氫（H2S）是一種具有高度刺激性氣味的氣體，在生產過程中是一種有害雜質，是對自然環境最具危害的氣體之一。它不僅對生產設備等造成腐蝕，而且嚴重地威脅人身安全、造成當前環境污染。目前我國正在加強環境污染管理，逐漸減少氯化氫、硫化氫、二氧化碳的排放，保護人類賴以生存環境。國家對居民區環境大氣、車間空氣及工業廢氣中硫化氫的濃度也有明確的規定，居民區環境大氣中硫化氫的最高濃度不得超過0.101mg/m3，車間工作地點空氣中硫化氫最高濃度不得超過10mg/m3。由此可見，氯化氫、硫化氫二氧化碳等尾氣的脫除對于燒堿裝置生產順利進行和環境保護都有著重要的現實意義。我公司在治理氯化氫、二氧化碳和少量硫化氫氣體的尾氣過程中，經過對原氯氫干燥用的立式儲罐和耐腐蝕泵及篩板塔等進行技術改造，改造成為尾氣排放吸收裝置。通過尾氣排放吸收裝置的運行，廠區大氣環境污染問題得到了很大的改觀。

1 尾氣物質吸收反應機理：對于酸性氣體通常可采用水和稀堿液來綜合吸收，先用噴淋罐吸收尾排氯化氫氣體；然后再用低濃度的氫氧化鈉溶液吸收硫化氫、二氧化碳等，其反應機理如下：

H++OH-=H2O H2S+OH-=HS-+H2O HS-+OH-=S2-+H2O

CO2+H2O=H2CO3 2NaOH+CO2=NaCO3+H2O

尾氣中的氯化氫氣體極容易與水結合生成稀鹽酸；碳酸鈉溶液系堿性溶液，硫化氫屬酸性氣體，可以用中和反應的原理來脫除尾氣中的硫化氫，生成氫氧化鈉與碳酸氫鈉，其反應化學方程式為：Na2CO3+H2S=NaHS+NaHCO3

氫氧化鈉與碳酸氫鈉反應生成碳酸鈉，其反應式為：NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O，在脫硫過程中，當氣體中有氧、二氧化碳、硫化氫存在時會產生如下副反應：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，為節省堿液的用量，塔底堿液的濃度可以控制得比較低，以利于堿液與硫化氫和二氧化碳發生如下反應：

H2S+NaOH=NaHS+H2O CO2+NaOH=NaHCO3

顯然上述反應比生成Na2CO3和Na2S反應能節省一些燒堿。

硫化氫的脫除率隨PH值的減少而降低，PH值在9.6以上脫除率在98%以上。隨著溫度的升高，碳酸鈉和碳酸氫鈉的溶解度增大，但是，在36℃以上碳酸鈉溶解度隨著溫度變化不大，因此設定吸收過程中控制吸收液的溫度在32～38℃較為合適。

2 技術改造過程及避免出現的問題

尾排氣體首先通過立式直接噴淋罐吸收氯化氫氣體，沒有被吸收的二氧化碳和硫化氫氣體再進入稀堿填料吸收塔吸收硫化氫、二氧化碳等。所用設備有：尾排氣體輸送風機、立式直接噴淋罐、耐腐蝕泵A、稀鹽酸循環罐、填料吸收塔、耐腐蝕泵B、稀堿液循環罐、列管式換熱器等。

2.1 先用水直接噴淋吸收尾氣

用耐腐蝕水泵把水直接打入立式直接噴淋罐中噴灑頭中，當水噴射速率為8～12m/s時，在尾氣與噴灑水液充分混合區域內，上升的氣體的運動軌跡非常復雜，形成大量的渦團，氣液劇烈擾動，非常有利于氣液兩相的充分混合，氯化氫氣體與水結合形成液體稀鹽酸。尾氣中的氯化氫氣體很容易就被噴淋水脫除，但硫化氫、二氧化碳氣體還不能被脫除，需要進入下道稀堿填料吸收塔工序進行脫除。

2.2 填料塔吸收設計的基本條件

填料塔具有結構簡單、壓力降小，并且可用于各種材料制造等優點。在處理容易產生泡沫的物質以及用于真空操作時，有其獨特的優越性。近年來由于填料結構的改進，新型的高效、高負荷填料的開發，既提高了填料塔的通過能力和分離效能，又保持了壓力降小及性能穩定的特點。填料塔操作時，在任一橫截面上，保證氣液的均勻分布都是十分重要的。對于任一裝填完畢的填料塔，氣速的分布是否均勻，主要取決于液體分布的均勻程度。氯堿系統經常排放二氧化碳、硫化氫等酸性尾氣，這種廢氣多是間斷排放，濃度不高，排放量相對較少，回收價值低，處理費用較高。我公司為了保護當地大氣環境，利用氯氫干燥閑置的耐腐蝕泵、篩板塔、換熱器和儲罐進行改造。拆除篩板塔內的塔盤等內件，重新設計填料塔內件：（1）采用蓮蓬頭噴灑器，它是開有許多小孔的球面形狀，液體借助于輸送泵的壓力，經噴射器上的小孔噴出，噴灑半徑較大，氣液交換效率高。液體在塔頂的初始均勻噴淋，是保證填料塔達到預期分離效果的重要條件。蓮蓬頭噴灑器的安裝位置須高于填料層表面1000mm，以提供足夠的自由空間，讓上升氣流不受約束地穿過噴灑器。（2）填料支撐板采用梁型氣體噴射式支撐板，它可以提供100%的自由截面，更重要的是由于支撐板凹凸的幾何形狀，填料裝入時，僅有很小一部分被填料所堵塞，從而保存了足夠大的有效自由截面。大大地減少氣體上升的阻力。（3）填料是填料塔中的傳質元件，采用塑料鮑爾環填料，無論鮑爾環在填料塔中怎樣放置，噴灑到填料上的稀堿液，有的沿鮑爾環外壁流動，有的穿過鮑爾環小窗流向內壁，有的沿著葉片流向中心。彎向環心的葉片，增大了氣體的湍動程度，葉片交錯開窗，縮小了相鄰填料間的滯留死區。因此鮑爾環填料層的空隙率大，不易引起偏流和溝流，生產能力大，氣體壓力降小，經久耐用，且具有良好的耐腐蝕性，取材容易，價格便宜，氣液兩相在填料層中可逆向連續接觸。（4）液體再分布裝置采用梅花型改進分布錐，它具有通過氣體量大、不影響填料塔操作、裝填填料方便等優點。

2.3 填料塔吸收出現的問題及注意事項

填料塔內氣體的均勻分布對塔的傳質效率有直接影響

（1）當二氧化碳和硫化氫氣體尾排含量超標時，要檢查蓮蓬噴頭的噴淋半徑是否過小，或者是噴頭上噴淋孔有部分堵塞，影響到液體不能均勻噴淋。（2）當噴淋的液體在填料中出現偏流情況，是因為氣體從水平進氣管直接噴入塔內時，噴射氣流沖向另一側塔壁，此時部分動能轉變為靜壓能，形成局部高壓區，因此在塔的橫截面上出現了壓力波動。填料層的壓力降較小，其數值與壓力波動值處于同一數量級時，則填料層內各處的氣體速度將有顯著差異，造成噴淋液體出現偏流。這就要在物料氣體入口處設置氣體分布板，保證氣體均勻地上升。注意在噴淋吸收過程中，先開尾排氣體輸送風機，再開耐腐蝕泵A和耐腐蝕泵B，啟動泵時，操作人員應緩慢打開泵出口閥門，用回流閥調節耐腐蝕泵B送入填料吸收塔壓力至3 kg/cm3左右，注意開始時送入填料吸收塔流量不宜過大，以免填料吸收塔內液面回流不及，造成淹塔。填料吸收塔正常操作時，利用稀堿循環罐中的換熱管和列管式換熱器對稀堿循環液進行加熱和冷卻，來保證稀堿循環液溫度控制在32～38℃內。當稀堿液循環罐中的游離堿的含量降到3%時，通知化驗人員加強對循環堿液做樣次數，當循環堿液游離堿含量達到2%左右時，就要逐步更換稀堿循環罐中的堿液。

3 結束語

通過增加尾氣吸收裝置后，尾氣排放中的氯化氫、硫化氫、二氧化碳含量明顯降低了。經過檢測，車間工作地點空氣中硫化氫最高濃度只有8mg/m3。完全低于國家規定的污染物排放標準。同時本改造裝置又回收了部分稀鹽酸，并且把稀鹽酸應用于生產中的其它環節。本次改造既減少尾氣排放對大氣環境的污染，同時對廢物進行了再次資源又利用，達到了對尾氣排放的標本兼治。

作者簡介：李占福（1966，5-），男，黑龍江省齊齊哈爾市，大學本科，工程師。