氫氣洗滌塔內(nèi)部分布器液體溢流管改造

許如軍

(新疆中泰(集團)股份有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊830009)

【氯氫處理】

氫氣洗滌塔內(nèi)部分布器液體溢流管改造

許如軍*

(新疆中泰(集團)股份有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊830009)

氫氣；洗滌塔；分布器；液體溢流管；優(yōu)化改造

分析了氫氣洗滌塔洗滌效果差的原因，提出了改進措施，保證了送氯化氫合成爐的氫氣純度。

新疆中泰化學(xué)(集團)股份有限公司阜康能源有限公司(以下簡稱“阜康能源”)是新疆中泰(集團)股份有限責(zé)任公司的子公司。阜康能源氯堿廠離子膜電解裝置采用氯工程技術(shù)有限公司提供的n-BiTAC865型膜極距電解槽24臺，燒堿產(chǎn)能60萬t/a、聚氯乙烯樹脂產(chǎn)能80萬t/a。在集團公司不斷發(fā)展壯大的同時，阜康能源不斷深挖裝置設(shè)備潛力，降低企業(yè)生產(chǎn)成本及設(shè)備檢維修成本。

1 氫氣處理生產(chǎn)工藝簡介

氫氣處理工藝流程如圖1所示。

圖1 氫氣處理工藝流程圖

從電解槽陰極室出來的高溫濕氫氣中含有大量飽和水蒸氣和堿霧等雜質(zhì)。氫氣經(jīng)過一系列冷卻器冷卻后，從氫氣洗滌塔底部進入，與洗滌液逆流接觸，再進入氫氣冷卻器冷卻到8.0～15.0 ℃，而后進入氫氣壓縮機加壓，再通過氫氣后冷卻器將氫氣冷卻到8.0～15.0 ℃，再經(jīng)水霧捕集器除去夾帶的水霧后送至氯化氫合成工序[1]。

2 工藝現(xiàn)狀

阜康能源氯化氫合成工序合成爐在運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)氫氣壓力波動、燈頭火焰偏火等情況，停爐拆檢后發(fā)現(xiàn)阻火器、燈頭處結(jié)有大量的白色物質(zhì)，取樣分析該物質(zhì)的Ca2+、Fe3+、Na+含量，發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)顯堿性，結(jié)垢物為NaOH[2]。分析結(jié)垢原因有以下2點。

2.1 電解輸送的氫氣中攜帶的凝液內(nèi)含有堿液

氫氣從電解工序到鹽酸合成爐燈頭時未能充分除去含堿的水分。氫氣中水分內(nèi)存在微量雜質(zhì)[3]。在溫度達到一定值后氫氣內(nèi)的水分蒸發(fā)，雜質(zhì)析出，長期運行后越積越多，造成結(jié)垢，堵塞燈頭。

由此可推斷出氫氣在水洗過程中水洗不充分，導(dǎo)致氫氣中含堿分過高。經(jīng)過排查，發(fā)現(xiàn)氫氣洗滌塔液體分布器液體分流時存在偏流現(xiàn)象，造成部分氫氣沒有經(jīng)過水洗直接進行壓縮送往氯化氫合成工序，導(dǎo)致了合成爐氫氣壓力波動、燈頭火焰偏火等情況的發(fā)生，給合成爐平穩(wěn)運行和安全生產(chǎn)帶來極大的隱患。從2012年開車至2015年5月，鹽酸合成爐在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)燈頭偏火和氫氣壓力波動頻繁等情況。

2.2 洗滌塔存在偏流情況

測量洗滌液泵出口流量、洗滌液堿含量等數(shù)據(jù)，對比發(fā)現(xiàn)：氫氣洗滌塔堿洗效果不好。拆開洗滌塔上部人孔蓋，發(fā)現(xiàn)其液體進口管線設(shè)計不合理。啟動氫氣洗滌液泵觀看液體流向分布，發(fā)現(xiàn)液體出口處溢流量較大，而遠端則溢流量較小，導(dǎo)致氫氣洗滌效果不好，使部分氫氣沒有經(jīng)過洗滌直接流向下游裝置。

為降低和避免合成爐燈頭偏火及氫氣壓力波動和阻火器堵塞等情況發(fā)生，決定改造洗滌塔內(nèi)部的溢流管和分布器[4]。

3 改造措施

3.1 改造前洗滌塔內(nèi)部分布器的設(shè)計缺陷

改造前氫氣洗滌塔內(nèi)部分布器結(jié)構(gòu)如圖2所示。

由圖2可見，改造前氫氣洗滌塔內(nèi)部分布器結(jié)構(gòu)有2個缺陷：①洗滌塔進液管線較短，只向內(nèi)伸進260 mm，分流槽長度 2 200 mm；②分流槽內(nèi)部沒有安裝液體緩存槽，導(dǎo)致液體直接噴淋在分布器內(nèi)，造成進液口處液體流量較大，遠處則較小，水流不均勻。

圖2 改造前洗滌塔內(nèi)部分布器結(jié)構(gòu)

3.2 洗滌塔內(nèi)部分布器改造措施

改造后洗滌塔內(nèi)部分布器結(jié)構(gòu)簡圖如圖3所示。

圖3 改造后洗滌塔內(nèi)部分布器結(jié)構(gòu)

由圖3可見，改造措施有2處。

(1)延長進液管長度，將出液口延長至洗滌塔分流槽中間部位，即1 100 mm處。

(2)在分流槽內(nèi)加裝1根長度2 000 mm、Φ219的碳鋼管線，并在管線上開Φ20的圓孔，管線的橫截面積，即鋼管截面積計算公式為：

S=π(R2-r2)。

圓半徑為：219÷3.14÷2=34.87 (mm)。

則孔的個數(shù)為：

3.14×(34.87×34.87)=3 817.97 (mm)；

3 817.97÷20≈190(個)。

在管線上開190個Φ20的圓孔減緩水流壓力速度，使水均勻地流至液體分布器內(nèi)。

4 改造后效果評估

改造前后氫氣洗滌液含堿量分析數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 改造前后氫氣洗滌液含堿量

改造后，取氫氣洗滌液分析含堿量，發(fā)現(xiàn)洗滌液中含堿量從改造前的0.17 g/L增加到0.42 g/L，提高了1.5倍，充分提高了氫氣洗滌塔水洗效果，從而降低了氯化氫合成爐因氫氣含堿量過多導(dǎo)致合成爐出現(xiàn)氫氣壓力波動、燈頭火焰偏火等造成的系統(tǒng)降量檢修的頻次，延長了合成爐的運行周期。

5 結(jié)語

通過對氫氣洗滌塔進行改造，將氫氣中的堿分更多地截留在氫氣處理階段，改善了送入合成爐的氫氣純度，降低了燈頭堵塞的頻率，減少了因停爐造成的堿產(chǎn)量損失、檢維修費用，確保了合成爐的平穩(wěn)安全運行。

[1] 章斯淇.中國氯堿新技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].氯堿工業(yè)，2016，52，(9)：1-13.

[2] 程殿彬，陳伯森，施孝奎.離子膜法制堿生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998：165.

[3] 謝丹丹，郭新忠，許書明.氣相色譜儀法分析氯氣中氫氣、氧氣和二氧化碳的含量[J].氯堿工業(yè)，2015，51(12)：40-42.

[4] 尹聰，甄興源.燒堿系統(tǒng)運行中氯氣和氫氣壓力的控制[J].氯堿工業(yè)，2014，54(3)：21-24.

[編輯：蔡春艷]

Remodeling of internal distributor overflow pipe of hydrogen scrubber

XURujun,SONGZhixin

(Xinjiang Zhongtai Chemical (Group) Co., Ltd., Urumqi 830009, China)

hydrogen gas; scrubber; distributor; liquid overflow pipe; optimization

The causes of poor washing effect of hydrogen scrubber were analyzed. Improvement measures were put forward to ensure the purity of hydrogen gas fed to hydrogen chloride synthetic furnace.

*[作者簡介] 許如軍(1984—)，男，助理工程師，2005年進入新疆中泰化學(xué)(集團)股份有限公司工作。2012年參與新疆中泰化學(xué)(集團)股份有限公司阜康能源有限公司第1期80萬t/a聚氯乙烯樹脂、60萬t/a離子膜燒堿循環(huán)經(jīng)濟項目建設(shè)，2011年至今在電解車間從事設(shè)備管理工作。

2016-07-09，宋志新

TQ028.2

B

1008-133X(2017)01-0026-03