氯化氫合成裝置與吸收系統(tǒng)配置優(yōu)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(tuán)股份有限公司職工培訓(xùn)中心，甘肅 金昌 737100）

氯化氫合成裝置與吸收系統(tǒng)配置優(yōu)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(tuán)股份有限公司職工培訓(xùn)中心，甘肅 金昌 737100）

30萬t/a PVC項(xiàng)目對(duì)氯化氫合成爐與吸收裝置進(jìn)行優(yōu)化，減小了裝置建筑面積，簡(jiǎn)化了工藝路線，減少了系統(tǒng)漏點(diǎn)，降低了投資成本，并有效降低了系統(tǒng)安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

氯化氫合成裝置；氯化氫吸收裝置；配置；優(yōu)化；分析

甘肅金川化工材料有限公司（以下簡(jiǎn)稱“材料公司”）30萬t/a PVC項(xiàng)目氯化氫合成裝置配套的吸收裝置，主要用于合成爐點(diǎn)爐和VCM裝置停車時(shí)系統(tǒng)內(nèi)殘留氯化氫的吸收。傳統(tǒng)的“1+1”配置方式建筑面積大，投資高，配管較長(zhǎng)，系統(tǒng)漏點(diǎn)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(duì)應(yīng)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(diǎn)，材料公司對(duì)氯化氫合成裝置與鹽酸吸收裝置配置優(yōu)化為“2+1”（2臺(tái)氯化氫合成爐+1套吸收裝置）。裝置生產(chǎn)氯化氫能力不變；氯化氫吸收效率不變。吸收裝置采用并聯(lián)工藝，在VCM裝置停車時(shí)，合成爐中的任意1臺(tái)或多臺(tái)可同時(shí)并入吸收裝置，有效降低系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)。

1 氯化氫合成裝置工藝流程

優(yōu)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(qū)外來的氯氣和氫氣分別進(jìn)入氯氣緩沖罐和氫氣緩沖罐，緩沖后分別經(jīng)管道阻火器進(jìn)入二合一石墨合成爐，在爐內(nèi)氯氣和氫氣進(jìn)行燃燒，生成氯化氫氣體。生成的氯化氫氣體經(jīng)合成爐強(qiáng)制冷卻段和氯化氫冷卻器冷卻后去生產(chǎn)氯乙烯。配套的吸收裝置，主要用于合成爐開車點(diǎn)火、停車和VCM裝置停車時(shí)系統(tǒng)內(nèi)殘留氯化氫氣體的吸收，采用兩級(jí)降膜吸收+填料塔吸收，尾氣塔內(nèi)未被吸收的尾氣排空。吸收液集中到循環(huán)液槽，然后用泵加壓，供水力噴射泵抽鹽酸儲(chǔ)槽尾氣，并供尾氣塔吸收尾氣使用，使酸性水形成閉路循環(huán)。

圖1 氯化氫合成工藝流程圖

2 氯化氫合成裝置設(shè)備、生產(chǎn)能力變化

優(yōu)化后氯化氫合成爐由5臺(tái)變?yōu)?臺(tái)，單臺(tái)生產(chǎn)合成爐氯化氫合成能力由130 t/d變?yōu)?10 t/d，總生產(chǎn)能力由5×130=650（t/d）變?yōu)?×110=660（t/d），氯化氫總產(chǎn)能基本保持不變。氯化氫吸收裝置由5套變?yōu)?套，單套吸收裝置產(chǎn)31%鹽酸能力由原設(shè)計(jì)200 t/d增大至400 t/d，31%鹽酸總生產(chǎn)能力由5×200=1 000（t/d）變?yōu)?×400=1 200（t/d），優(yōu)化前后氯化氫吸收效率保持96．8%不變。優(yōu)化前后氯化氫合成裝置主要設(shè)備變化情況見表1。

表1 優(yōu)化前后主要設(shè)備對(duì)比表

3 事故吸收系統(tǒng)可靠性變化

優(yōu)化前后事故吸收系統(tǒng)與合成爐組合情況分別見圖2和圖3。

吸收系統(tǒng)主要用于VCM裝置停車時(shí)和開車點(diǎn)火時(shí)爐內(nèi)殘余氯化氫氣體的吸收。下面分別對(duì)優(yōu)化前后VCM裝置停車時(shí)和開車點(diǎn)火時(shí)2種情況下氯化氫吸收裝置可靠性變化進(jìn)行分析。

圖2 優(yōu)化前合成爐與事故吸收系統(tǒng)組合圖

圖3 優(yōu)化后合成爐與事故吸收系統(tǒng)組合圖

3.1 優(yōu)化前后VCM裝置停車時(shí)吸收裝置可靠性變化

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

3.2 合成爐點(diǎn)火時(shí)吸收系統(tǒng)可靠性變化

合成爐點(diǎn)火前，氯化氫吸收系統(tǒng)吸收液處于自循環(huán)狀態(tài)。在點(diǎn)爐前關(guān)閉至VCM轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的氯化氫氣體調(diào)節(jié)閥，開啟至吸收裝置的調(diào)節(jié)閥，點(diǎn)爐成功后，逐步調(diào)大吸收液量，待分析合成爐氯化氫氣體純度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，關(guān)閉至吸收裝置調(diào)節(jié)閥，向VCM轉(zhuǎn)化崗位送氯化氫氣體。合成爐內(nèi)的氣體由風(fēng)機(jī)形成的負(fù)壓抽入吸收裝置，未被吸收的尾氣通過尾氣風(fēng)機(jī)排放筒排放。優(yōu)化前后風(fēng)機(jī)量均為1 000 m3/h，經(jīng)計(jì)算分析（見表3），優(yōu)化前后廢氣量及組成未發(fā)生變化，優(yōu)化后降膜吸收面積、廢氣在吸收裝置的停留時(shí)間增大，吸收效率高于優(yōu)化前。

4 優(yōu)化前后氯化氫合成裝置污染源變化

優(yōu)化前后氯化氫合成裝置環(huán)境污染源未發(fā)生變化，吸收裝置尾氣排放筒個(gè)數(shù)發(fā)生變化。優(yōu)化前為5個(gè)內(nèi)徑150 mm尾氣吸收塔排放筒和1個(gè)內(nèi)徑250 mm尾氣風(fēng)氣排氣筒（點(diǎn)爐時(shí)抽負(fù)壓用），排氣高度為35 m；優(yōu)化后為3個(gè)內(nèi)徑150 mm尾氣吸收塔排放筒和1個(gè)內(nèi)徑250 mm尾氣風(fēng)氣排氣筒（點(diǎn)爐時(shí)抽負(fù)壓用），排氣筒內(nèi)徑、排放高度未發(fā)生變化。優(yōu)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(yōu)化可行性結(jié)論

優(yōu)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(zhǎng)度減小，系統(tǒng)漏點(diǎn)減少。優(yōu)化前后氯化氫合成裝置生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)總量未發(fā)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(fā)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(yōu)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(yōu)化前后VCM裝置停車時(shí)氯化氫合成裝置污染源變化及吸收效率計(jì)算

表3 優(yōu)化前后合成爐點(diǎn)火時(shí)氯化氫合成裝置污染源變化及吸收效率計(jì)算

TQ124.4+2

B

1009－1785(2016)12-0011-04

2016-08-31