延長鹽酸解析運行時間的工藝改進

張賀廣（河北邢礦硅業(yè)科技有限公司，河北邢臺055150）

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延長鹽酸解析運行時間的工藝改進

張賀廣
（河北邢礦硅業(yè)科技有限公司，河北邢臺055150）

摘要：介紹了在氯化鈣循環(huán)過程中，加裝分離裝置，將系統(tǒng)循環(huán)液中的固體硫酸鈣連續(xù)分離、定置收集、定時排放，利用該方法抵消在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的硫酸鈣，維持循環(huán)液中硫酸鈣濃度處于較低值，從而解決結(jié)垢問題的方法。

關(guān)鍵詞：硫酸根濃度；分離硫酸鈣；雙再沸器；煮塔

1　目的和意義

河北邢礦硅業(yè)科技有限公司以鹽酸為原料，通過解析產(chǎn)出氯化氫為三氯氫硅合成提供合成氣體。設(shè)計原料為合成酸，設(shè)計生產(chǎn)能力5 m3/h，將濃鹽酸采用氯化鈣做助劑的方法，解析成純度大于99%的氯化氫氣體供三氯氫硅合成使用。

1.1工藝過程描述

濃鹽酸與氯化鈣循環(huán)泵輸送的濃氯化鈣溶液混合后進入解析塔，溶液從解析塔頂部進入，在重力的作用下向下流動，流動過程中通過填料和內(nèi)件時發(fā)生高效傳質(zhì)過程［1］。當溶液到達解析塔底部時，通過調(diào)節(jié)解析再沸器蒸汽流量調(diào)節(jié)閥控制解析液蒸發(fā)溫度，溶液不斷的通過熱虹吸自然循環(huán)加熱，這樣，氣體被蒸餾分離出并向上流動。在這個操作過程中，氯化氫氣體從鹽酸與氯化鈣混合溶液中汽提并從塔頂排出。CaCl2溶液是作為共沸打破物，相對于HCl氣體的分壓來說抑制了水蒸汽的分壓。從解析塔出來的稀CaCl2溶液進入閃蒸塔，與閃蒸再沸器的蒸汽進行熱量傳遞，從而使CaCl2溶液變濃再次與濃鹽酸進入解析塔［2］。解析出的氯化氫氣體首先進入氯化氫一級冷凝冷卻器（用循環(huán)水冷卻），在這里大部分夾帶的水被冷凝。然后，氯化氫氣體進入氯化氫二級冷凝冷卻器（用7℃冷凍水冷卻），再進入氯化氫三級冷凝冷卻器（用-35℃冷凍鹽水冷卻），將大部分水蒸汽冷凝。最后，“干”的氯化氫氣體進入除霧器，幾乎所有夾帶的水滴被收集，經(jīng)過除霧器后，干燥的氯化氫氣體經(jīng)過雙效換熱器充當冷媒后輸送出裝置。

1.2存在的問題

鹽酸解析工序自投入運行以來，由于價格成本因素，主要以硫酸鉀副產(chǎn)鹽酸作為原料。運行過程中出現(xiàn)了系統(tǒng)僅運行7天就發(fā)生閃蒸發(fā)再沸器、解析再沸器及管路結(jié)垢現(xiàn)象，伴隨出現(xiàn)換熱效果降低，廢水含酸由1%增至5%，繼續(xù)運行3天，廢水含酸增高至15%～20%，用高壓水槍清理設(shè)備及管路上的硫酸鈣垢，檢修時間為3～5天。由于鹽酸解析是為全廠生產(chǎn)提供氯化氫氣體，解析停車，全廠只能跟著停車，形成全廠生產(chǎn)10天檢修5天的現(xiàn)象。

2　改進內(nèi)容及方法

2.1改進內(nèi)容

為實現(xiàn)鹽酸解析工序的長時間穩(wěn)定運行，該公司對結(jié)垢原因進行了深入分析，公司所用的鹽酸大多是硫酸鉀的副產(chǎn)酸，產(chǎn)品含有一定濃度的硫酸根，硫酸根與氯化鈣混合后生成CaSO4，100℃時，CaSO4在水中溶解度為0.162～0.2 g，隨著鹽酸水分的不斷蒸發(fā)，原鹽酸中所含的SO2-4及其他無機鹽在氯化鈣循環(huán)液中的濃度不斷積累，當超過溶液所能溶解的能力后，在系統(tǒng)中就會析出，形成細小的CaSO4固體物質(zhì)，其主要生成部位在閃蒸再沸器的受熱面上。在受熱蒸發(fā)表面，由于水生成水蒸氣，原水中溶解的CaSO4及其他無機鹽析出，一部分沉積在蒸發(fā)表面，一部分隨著循環(huán)的氯化鈣溶液流到系統(tǒng)的其他地方。這樣，在整個系統(tǒng)裝置內(nèi)，隨著所生成CaSO4及其他無機鹽濃度的增加，在系統(tǒng)循環(huán)液中逐漸析出，形成以CaSO4為主要成分的固體物質(zhì)，并在設(shè)備及管路最底部、鹽酸氯化鈣混合器、氯化鈣管路上調(diào)節(jié)閥、再沸器受熱面等地方沉積。隨著運行時間的延長越積越多，最終堵塞管道，并使再沸器使用效果明顯下降，使得系統(tǒng)無法運行。

2.2改進方法

從控制硫酸鈣的生成量入手，并及時從系統(tǒng)中分離解析過程中產(chǎn)生的CaSO4及其他無機鹽固體，保持系統(tǒng)硫酸鈣濃度低于析出濃度，并采取一系列措施降低堵塞后的清理時間。

（1）控制進入系統(tǒng)鹽酸的硫酸根含量。按國家標準SO2-4含量為≤300×10-6，嚴格控制到300×10-6以下，對超標的原料不允許投入使用。

（2）在產(chǎn)生CaSO4設(shè)備的底部管路上加裝除污器，并加排污閥。在氯化鈣循環(huán)過程中定時分離固體雜質(zhì)，降低污垢在混合器、氯化鈣管路上調(diào)節(jié)閥等處的累計，緩解堵塞情況。

（3）為降低再沸器清理對生產(chǎn)的影響。安裝了雙閃蒸再沸器，達到開1備1的目的。當使用的閃蒸再沸器內(nèi)部堵塞過于嚴重而必須拆開清理時，可進行快速切換備用再沸器，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定連續(xù)。

（4）摸索出了煮塔工藝。鹽酸解析系統(tǒng)內(nèi)運行十天左右，發(fā)現(xiàn)堵塞跡象后及時進行煮塔。煮塔是將鹽酸解析在100 kPa壓力下，將12%左右的鹽酸溶液注入解析系統(tǒng)，溫度控制在110℃左右，運行12 h，將設(shè)備與管道內(nèi)的部分污垢溶解消除。減少了再沸器的拆裝次數(shù)，避免了長時間停產(chǎn)和再沸器拆裝清理時的損壞。

3　結(jié)論

通過控制原料硫酸根離子濃度和在循環(huán)過程中分離硫酸鈣2項措施，穩(wěn)定了循環(huán)系統(tǒng)中硫酸鈣濃度，很好地控制了系統(tǒng)結(jié)垢問題，降低了廢水含酸。雙再沸器的使用將清理周期延長1倍，稀酸煮塔極大的延長了再沸器拆卸周期。

通過技改后四個多月的運行，檢修周期由10天延長至50天以上。廢水含酸由原來的5%～20%降低到1%左右。保證了全廠的正常生產(chǎn)，降低了原材料消耗與維修頻率，節(jié)約了成本，取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

［1］馬萬軍.鹽酸解析工藝的改進.中國氯堿，2012.03：11-12.

［2］鄧芝強.鹽酸解析工藝路線的比較.中國氯堿，2012.9：14.

Process improvement for the extension of hydrochloric acid desorption running time

ZHANG He-guang
（Hebei Xingtai mining silicon industry science and Technology Co.，Ltd.，Xingtai 055150，China）

Abstract：In calcium chloride cycle process，the installation of separation device，the circulatory system in liquid solid calcium sulfate continuous separation，collection of fixation and exhaust timing，recycle liquid in the circulation process to offset the separation of calcium sulfate in the production process of calcium sulfate，maintain circulating liquid calcium sulfate concentration in the lower value，so as to solve the fouling problem.

Key words：sulfate concentration；separation of calcium sulfate；double re boiling device；boiling tower

中圖分類號：TQ124.4+2

文獻標識碼：B

文章編號：1009-1785（2016）05-0005-02

收稿日期：2016-03-11