氯化氫合成裝置與吸收系統配置優化分析

郭志全，王慶天

（1.甘肅金川化工材料有限公司，甘肅 金昌 737100；2.金川集團股份有限公司職工培訓中心，甘肅 金昌 737100）

氯化氫合成裝置與吸收系統配置優化分析

郭志全1，王慶天2

（1.甘肅金川化工材料有限公司，甘肅 金昌 737100；2.金川集團股份有限公司職工培訓中心，甘肅 金昌 737100）

30萬t/a PVC項目對氯化氫合成爐與吸收裝置進行優化，減小了裝置建筑面積，簡化了工藝路線，減少了系統漏點，降低了投資成本，并有效降低了系統安全和環境風險。

氯化氫合成裝置；氯化氫吸收裝置；配置；優化；分析

甘肅金川化工材料有限公司（以下簡稱“材料公司”）30萬t/a PVC項目氯化氫合成裝置配套的吸收裝置，主要用于合成爐點爐和VCM裝置停車時系統內殘留氯化氫的吸收。傳統的“1+1”配置方式建筑面積大，投資高，配管較長，系統漏點多，各套吸收裝置沒有相互連通，如果1套吸收裝置故障，該吸收裝置對應的合成爐尾氣無法并入其他吸收裝置，裝置可靠性較差。鑒于以上缺點，材料公司對氯化氫合成裝置與鹽酸吸收裝置配置優化為“2+1”（2臺氯化氫合成爐+1套吸收裝置）。裝置生產氯化氫能力不變；氯化氫吸收效率不變。吸收裝置采用并聯工藝，在VCM裝置停車時，合成爐中的任意1臺或多臺可同時并入吸收裝置，有效降低系統安全風險和環境影響風險。

1 氯化氫合成裝置工藝流程

優化前后氯化氫合成裝置工藝流程不變，工藝流程圖見圖1。由界區外來的氯氣和氫氣分別進入氯氣緩沖罐和氫氣緩沖罐，緩沖后分別經管道阻火器進入二合一石墨合成爐，在爐內氯氣和氫氣進行燃燒，生成氯化氫氣體。生成的氯化氫氣體經合成爐強制冷卻段和氯化氫冷卻器冷卻后去生產氯乙烯。配套的吸收裝置，主要用于合成爐開車點火、停車和VCM裝置停車時系統內殘留氯化氫氣體的吸收，采用兩級降膜吸收+填料塔吸收，尾氣塔內未被吸收的尾氣排空。吸收液集中到循環液槽，然后用泵加壓，供水力噴射泵抽鹽酸儲槽尾氣，并供尾氣塔吸收尾氣使用，使酸性水形成閉路循環。

圖1 氯化氫合成工藝流程圖

2 氯化氫合成裝置設備、生產能力變化

優化后氯化氫合成爐由5臺變為6臺，單臺生產合成爐氯化氫合成能力由130 t/d變為110 t/d，總生產能力由5×130=650（t/d）變為6×110=660（t/d），氯化氫總產能基本保持不變。氯化氫吸收裝置由5套變為3套，單套吸收裝置產31%鹽酸能力由原設計200 t/d增大至400 t/d，31%鹽酸總生產能力由5×200=1 000（t/d）變為3×400=1 200（t/d），優化前后氯化氫吸收效率保持96．8%不變。優化前后氯化氫合成裝置主要設備變化情況見表1。

表1 優化前后主要設備對比表

3 事故吸收系統可靠性變化

優化前后事故吸收系統與合成爐組合情況分別見圖2和圖3。

吸收系統主要用于VCM裝置停車時和開車點火時爐內殘余氯化氫氣體的吸收。下面分別對優化前后VCM裝置停車時和開車點火時2種情況下氯化氫吸收裝置可靠性變化進行分析。

圖2 優化前合成爐與事故吸收系統組合圖

圖3 優化后合成爐與事故吸收系統組合圖

3.1 優化前后VCM裝置停車時吸收裝置可靠性變化

VCM裝置停車時，合成爐內氯化氫氣體進入吸收裝置吸收，未被吸收尾氣經尾氣吸收塔排氣筒排放。優化前合成爐與吸收裝置采用1對1模式，吸收裝置總氯化氫吸收能力以產31%鹽酸算為5× 200=1 000（t/d）。優化后合成爐與吸收裝置采用2對1模式，吸收裝置總氯化氫吸收能力以產31%鹽酸計為6×200=1 200（t/d）。經計算分析（見表2），優化后吸收裝置噴淋密度不變，較優化前吸收能力增大，可靠性增大。當1套吸收裝置發生故障時，可將相關合成爐并入其他套吸收裝置進行吸收。

3.2 合成爐點火時吸收系統可靠性變化

合成爐點火前，氯化氫吸收系統吸收液處于自循環狀態。在點爐前關閉至VCM轉化系統的氯化氫氣體調節閥，開啟至吸收裝置的調節閥，點爐成功后，逐步調大吸收液量，待分析合成爐氯化氫氣體純度達到設計要求后，關閉至吸收裝置調節閥，向VCM轉化崗位送氯化氫氣體。合成爐內的氣體由風機形成的負壓抽入吸收裝置，未被吸收的尾氣通過尾氣風機排放筒排放。優化前后風機量均為1 000 m3/h，經計算分析（見表3），優化前后廢氣量及組成未發生變化，優化后降膜吸收面積、廢氣在吸收裝置的停留時間增大，吸收效率高于優化前。

4 優化前后氯化氫合成裝置污染源變化

優化前后氯化氫合成裝置環境污染源未發生變化，吸收裝置尾氣排放筒個數發生變化。優化前為5個內徑150 mm尾氣吸收塔排放筒和1個內徑250 mm尾氣風氣排氣筒（點爐時抽負壓用），排氣高度為35 m；優化后為3個內徑150 mm尾氣吸收塔排放筒和1個內徑250 mm尾氣風氣排氣筒（點爐時抽負壓用），排氣筒內徑、排放高度未發生變化。優化前后氯化氫合成裝置污染源變化情況見表2和表3。

5 氯化氫合成裝置優化可行性結論

優化前后氯化氫合成裝置投資減少119.4萬元。建筑面積減少196 m2。配管長度減小，系統漏點減少。優化前后氯化氫合成裝置生產工藝及生產總量未發生變化，吸收裝置吸收氯化氫效率增加，污染物排放總量未發生大的變化，但廢氣組成中氯化氫濃度降低。因此，氯化氫合成裝置與吸收裝置配置優化方案可行。

Analysis of hydrogen chloride synthesis and absorbtion system configuration optimization

GUO Zhi-quan1，WANG Qing-tian2
（1.Gansu Jinchuan Chemical Material Co.,Ltd.,Jinchang，737100，China；2.Staff training center of Jinchuan Group Co.,Ltd，Jinchang，737100，China）

The 300 kt/a PVC project configured with “1+1”about hydrogen chloride synthesis furnace and absorption equipment，after optimizing，the covered area is reduced，the process route is simplified，leaks is reduced，the system safety and environmental risks are reduce effectively.

synthesis device of hydrogen chloride；absorption device of hydrogen chloride；configuration；optimization；analysis

表2 優化前后VCM裝置停車時氯化氫合成裝置污染源變化及吸收效率計算

表3 優化前后合成爐點火時氯化氫合成裝置污染源變化及吸收效率計算

TQ124.4+2

B

1009－1785(2016)12-0011-04

2016-08-31