燒堿裝置酸性尾排氣體吸收工藝確定

摘 要：在化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，每家化工企業(yè)始終將環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約作為企業(yè)發(fā)展的生命。通過(guò)構(gòu)筑產(chǎn)業(yè)循環(huán)式組合發(fā)展模式，充分實(shí)現(xiàn)排放物資源化、再利用，大力實(shí)施清潔生產(chǎn)，企業(yè)的環(huán)保和節(jié)能工作效果顯著。文章主要對(duì)燒堿裝置酸性尾排氣體吸收工藝確定進(jìn)行闡述。

關(guān)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(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)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(duì)環(huán)境還是會(huì)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(chǎn)過(guò)程中是一種有害雜質(zhì)，是對(duì)自然環(huán)境最具危害的氣體之一。它不僅對(duì)生產(chǎn)設(shè)備等造成腐蝕，而且嚴(yán)重地威脅人身安全、造成當(dāng)前環(huán)境污染。目前我國(guó)正在加強(qiáng)環(huán)境污染管理，逐漸減少氯化氫、硫化氫、二氧化碳的排放，保護(hù)人類賴以生存環(huán)境。國(guó)家對(duì)居民區(qū)環(huán)境大氣、車間空氣及工業(yè)廢氣中硫化氫的濃度也有明確的規(guī)定，居民區(qū)環(huán)境大氣中硫化氫的最高濃度不得超過(guò)0.101mg/m3，車間工作地點(diǎn)空氣中硫化氫最高濃度不得超過(guò)10mg/m3。由此可見，氯化氫、硫化氫二氧化碳等尾氣的脫除對(duì)于燒堿裝置生產(chǎn)順利進(jìn)行和環(huán)境保護(hù)都有著重要的現(xiàn)實(shí)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(guò)程中，經(jīng)過(guò)對(duì)原氯氫干燥用的立式儲(chǔ)罐和耐腐蝕泵及篩板塔等進(jìn)行技術(shù)改造，改造成為尾氣排放吸收裝置。通過(guò)尾氣排放吸收裝置的運(yùn)行，廠區(qū)大氣環(huán)境污染問(wèn)題得到了很大的改觀。

1 尾氣物質(zhì)吸收反應(yīng)機(jī)理：對(duì)于酸性氣體通常可采用水和稀堿液來(lái)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(yīng)機(jī)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(jié)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(yīng)的原理來(lái)脫除尾氣中的硫化氫，生成氫氧化鈉與碳酸氫鈉，其反應(yīng)化學(xué)方程式為：Na2CO3+H2S=NaHS+NaHCO3

氫氧化鈉與碳酸氫鈉反應(yīng)生成碳酸鈉，其反應(yīng)式為：NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O，在脫硫過(guò)程中，當(dāng)氣體中有氧、二氧化碳、硫化氫存在時(shí)會(huì)產(chǎn)生如下副反應(yīng)：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，為節(jié)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(fā)生如下反應(yīng)：

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

顯然上述反應(yīng)比生成Na2CO3和Na2S反應(yīng)能節(jié)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(shè)定吸收過(guò)程中控制吸收液的溫度在32～38℃較為合適。

2 技術(shù)改造過(guò)程及避免出現(xiàn)的問(wèn)題

尾排氣體首先通過(guò)立式直接噴淋罐吸收氯化氫氣體，沒(méi)有被吸收的二氧化碳和硫化氫氣體再進(jìn)入稀堿填料吸收塔吸收硫化氫、二氧化碳等。所用設(shè)備有：尾排氣體輸送風(fēng)機(jī)、立式直接噴淋罐、耐腐蝕泵A、稀鹽酸循環(huán)罐、填料吸收塔、耐腐蝕泵B、稀堿液循環(huán)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(dāng)水噴射速率為8～12m/s時(shí)，在尾氣與噴灑水液充分混合區(qū)域內(nèi)，上升的氣體的運(yùn)動(dòng)軌跡非常復(fù)雜，形成大量的渦團(tuán)，氣液劇烈擾動(dòng)，非常有利于氣液兩相的充分混合，氯化氫氣體與水結(jié)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?xì)怏w還不能被脫除，需要進(jìn)入下道稀堿填料吸收塔工序進(jìn)行脫除。

2.2 填料塔吸收設(shè)計(jì)的基本條件

填料塔具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓力降小，并且可用于各種材料制造等優(yōu)點(diǎn)。在處理容易產(chǎn)生泡沫的物質(zhì)以及用于真空操作時(shí)，有其獨(dú)特的優(yōu)越性。近年來(lái)由于填料結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，新型的高效、高負(fù)荷填料的開發(fā)，既提高了填料塔的通過(guò)能力和分離效能，又保持了壓力降小及性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。填料塔操作時(shí)，在任一橫截面上，保證氣液的均勻分布都是十分重要的。對(duì)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(tǒng)經(jīng)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(duì)較少，回收價(jià)值低，處理費(fèi)用較高。我公司為了保護(hù)當(dāng)?shù)卮髿猸h(huán)境，利用氯氫干燥閑置的耐腐蝕泵、篩板塔、換熱器和儲(chǔ)罐進(jìn)行改造。拆除篩板塔內(nèi)的塔盤等內(nèi)件，重新設(shè)計(jì)填料塔內(nèi)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(jīng)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?shù)某跏季鶆驀娏埽潜ＷC填料塔達(dá)到預(yù)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(guò)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(shí)，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(zhì)元件，采用塑料鮑爾環(huán)填料，無(wú)論鮑爾環(huán)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(huán)外壁流動(dòng)，有的穿過(guò)鮑爾環(huán)小窗流向內(nèi)壁，有的沿著葉片流向中心。彎向環(huán)心的葉片，增大了氣體的湍動(dòng)程度，葉片交錯(cuò)開窗，縮小了相鄰填料間的滯留死區(qū)。因此鮑爾環(huán)填料層的空隙率大，不易引起偏流和溝流，生產(chǎn)能力大，氣體壓力降小，經(jīng)久耐用，且具有良好的耐腐蝕性，取材容易，價(jià)格便宜，氣液兩相在填料層中可逆向連續(xù)接觸。（4）液體再分布裝置采用梅花型改進(jìn)分布錐，它具有通過(guò)氣體量大、不影響填料塔操作、裝填填料方便等優(yōu)點(diǎn)。

2.3 填料塔吸收出現(xiàn)的問(wèn)題及注意事項(xiàng)

填料塔內(nèi)氣體的均勻分布對(duì)塔的傳質(zhì)效率有直接影響

（1）當(dāng)二氧化碳和硫化氫氣體尾排含量超標(biāo)時(shí)，要檢查蓮蓬噴頭的噴淋半徑是否過(guò)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(dāng)噴淋的液體在填料中出現(xiàn)偏流情況，是因?yàn)闅怏w從水平進(jìn)氣管直接噴入塔內(nèi)時(shí)，噴射氣流沖向另一側(cè)塔壁，此時(shí)部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，形成局部高壓區(qū)，因此在塔的橫截面上出現(xiàn)了壓力波動(dòng)。填料層的壓力降較小，其數(shù)值與壓力波動(dòng)值處于同一數(shù)量級(jí)時(shí)，則填料層內(nèi)各處的氣體速度將有顯著差異，造成噴淋液體出現(xiàn)偏流。這就要在物料氣體入口處設(shè)置氣體分布板，保證氣體均勻地上升。注意在噴淋吸收過(guò)程中，先開尾排氣體輸送風(fēng)機(jī)，再開耐腐蝕泵A和耐腐蝕泵B，啟動(dòng)泵時(shí)，操作人員應(yīng)緩慢打開泵出口閥門，用回流閥調(diào)節(jié)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(shí)送入填料吸收塔流量不宜過(guò)大，以免填料吸收塔內(nèi)液面回流不及，造成淹塔。填料吸收塔正常操作時(shí)，利用稀堿循環(huán)罐中的換熱管和列管式換熱器對(duì)稀堿循環(huán)液進(jìn)行加熱和冷卻，來(lái)保證稀堿循環(huán)液溫度控制在32～38℃內(nèi)。當(dāng)稀堿液循環(huán)罐中的游離堿的含量降到3%時(shí)，通知化驗(yàn)人員加強(qiáng)對(duì)循環(huán)堿液做樣次數(shù)，當(dāng)循環(huán)堿液游離堿含量達(dá)到2%左右時(shí)，就要逐步更換稀堿循環(huán)罐中的堿液。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)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(jīng)過(guò)檢測(cè)，車間工作地點(diǎn)空氣中硫化氫最高濃度只有8mg/m3。完全低于國(guó)家規(guī)定的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)本改造裝置又回收了部分稀鹽酸，并且把稀鹽酸應(yīng)用于生產(chǎn)中的其它環(huán)節(jié)。本次改造既減少尾氣排放對(duì)大氣環(huán)境的污染，同時(shí)對(duì)廢物進(jìn)行了再次資源又利用，達(dá)到了對(duì)尾氣排放的標(biāo)本兼治。

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