高純鹽酸生產過程的改進總結

趙二輝

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北唐山063305）

唐山三友氯堿有限責任公司燒堿產能50萬t/a，擁有3套燒堿及氯化氫合成生產裝置，氯化氫合成工序配套的鹽酸生產裝置采用兩級降膜吸收+尾氣塔吸收+風機的吸收流程，2018年32%商品鹽酸生產量達到20萬t。鹽酸生產過程中也暴露出影響環保及安全的問題，這些問題制約著企業可持續發展，借鑒同行經驗并結合設計院優化改造現有生產裝置，效果顯著。

1 工藝流程簡介

合成爐制備的氯化氫氣體經冷卻后主要送往下游工序制取氯乙烯，部分直接制備一定濃度的鹽酸。在制備鹽酸時，氯化氫氣體進入降膜吸收器，自下而上逐級進入一級降膜吸收器、二級降膜吸收器及尾氣吸收塔，未被吸收的尾氣由風機排空；吸收水經吸收水泵加壓后送入尾氣吸收塔，自上而下逐級進入尾氣吸收塔、二級降膜吸收器、一級降膜吸收器，在降膜吸收器內氯化氫與吸收水順向接觸，氯化氫分子越過氣、液兩相界面向水中擴散生成鹽酸，吸收水依次經過二級降膜吸收器、一級降膜吸收器，濃度逐漸升高，在一級石墨吸收器底部生成高純鹽酸。常規高純鹽酸生產工藝流程示意圖見圖1。

2 生產過程中出現的問題

2.1 鹽酸生產裝置局部氫氣聚集

在氯化氫合成時氯氣和氫氣的配比是1∶（1.05～1.1），為保證氯氣能夠充分反應正常控制氫氣過量。在鹽酸的生產過程中，由于石墨吸收器結構特點及氫氣的特性，一級降膜吸收器、二級降膜吸收器上氣室是形成氫氣聚集的高濃度聚集區，這些氫氣的聚集給安全生產造成潛在的風險。

圖1 工業鹽酸生產工藝流程示意圖

2.2 氯化氫吸收不充分

該公司在2014年檢修四期合成爐A時，外供氯乙烯工序的氯化氫閥門發生內漏，主管氯化氫泄漏進入吸收系統，造成吸收系統尾氣排放氯化氫超標。按漏入的氯化氫等比例加注吸收水吸收，開始吸收水混入比例過高導致下酸濃度偏低，后來調節吸收水混入比例與氯化氫同比例，結果造成下酸溫度超標，氯化氫不能被有效吸收，且仍有氯化氫尾排，造成環境污染。

2.3 尾氣含水超標

四期氯化氫合成生產線2012年投用，制酸產生的尾氣使用風機進行排空，在運行中發現風機進口管線及風機本體產生積水，積水外漏造成環境污染，積水過多時風機發生過載。在冬季尾氣排放阻火器因為積水過多發生上凍的現象，為保證正常生產只能使用蒸汽對上凍部位進行加熱。給安全生產造成了很大的被動。

2.4 成品鹽酸含游離氯

在開車初期或氯化氫過氯的情況下，所制得的鹽酸含有游離氯。電解崗位使用螯合樹脂進行二次鹽水精制，使用一段時間后需要進行酸再生，該樹脂對鹽酸中游離氯的含量要求為零。這部分含有游離氯的酸如不能及時發現并處理，會造成螯合樹脂中毒失效。

3 改進措施及實施效果

3.1 增加氮氣保護裝置

從一級、二級降膜吸收器氣相進口處增加充氮氣管線，在生產鹽酸過程中及做酸結束后，通過向吸收器內通入氮氣將滯留在降膜吸收器頂部的氫氣置換出去將頂部含氫控制在了安全范圍內。自從進行改進以來，該公司生產鹽酸系統一直安全運行。石墨吸收器氮氣保護工藝流程示意圖見圖2。

圖2 石墨吸收器氮氣保護工藝流程示意圖

3.2 稀釋氯化氫濃度

石墨合成爐配套的鹽酸吸收系統設計按合成爐30%～110%的吸收彈性區間給定，此區間內氯化氫90%在第一級降膜石墨吸收器中完成吸收，若超出彈性范圍不論是過低、過高均會出現下酸溫度高、下酸濃度低、導致氯化氫不能完全被吸收。該公司在一級降膜吸收器和二級降膜吸收器氣相進口通入適量的氮氣，用惰性氣體稀釋氯化氫，降低混合氣體中氯化氫的主含量，延長氯化氫在吸收器內的吸收流程，充分利用二級降膜吸收器及尾氣塔與吸收水接觸，增加接觸時間，增加換熱效率，提高氯化氫的吸收率。

通過改進，該公司鹽酸生產裝置尾氣排放氯化氫含量為0，殘留在膜吸頂部過量的氫氣均被排出，既保證了產能和產品質量，又避免了出現安全和環保事故。

3.3 改進吸收水加入位置

針對尾氣含水量大的問題，該公司前期進行過2次改進。2013年將3#吸收裝置尾氣吸收塔出口安裝填料濾棉，結果含水嚴重，造成出口堵塞現象嚴重。

2014年改變進水模式，6#吸收裝置由二級石墨吸收器進水，制備鹽酸：風機本體、風機進出口管道無帶水跡象。通過2次改進，判斷為尾氣吸收塔頂加水點距離風機近且缺乏有效濾水裝置所導致。2017年初將原注水管線分成兩支，主加水管線改為二級石墨吸收器進口，輔助加水由尾氣塔中段注入并在此管線上安裝限流孔板防止水量過大。在原尾氣吸收塔基礎上增加輔助填料層 （單塔填充高度0.6 m左右）拉西瓷環規格ID16～L16 mm。

通過改進，生產鹽酸裝置尾氣含水正常。既保證了生產鹽酸系統穩定高效的運行，又避免了出現安全環保問題。尾氣吸收塔注水管線改造前后工藝流程示意圖見圖3。

圖3 尾氣吸收塔注水管線改造工藝流程示意圖

3.4 增加游離氯在線檢測儀

為保證能夠在第一時間檢測出游離氯并及時采取措施，在一級降膜吸收器下酸出口安裝了游離氯在線檢測儀，通過該檢測儀對鹽酸進行實時監測。為能夠將含游離氯的鹽酸進行分離，在出口安裝了三通閥。合格的鹽酸通過此三通閥下酸至3V-704儲罐，含有游離氯的鹽酸通過三通閥進行轉換下酸至3V-706儲罐，然后通過加入還原劑亞硫酸鈉將游離氯去除。

通過此項改進，能夠在第一時間將問題鹽酸進行分離并處理，保證了鹽酸的質量。對螯合樹脂再生及其他使用高純鹽酸的需求客戶提供了保障。

4 結語

高純鹽酸生產作為氯堿行業耗氯產品之一，雖然生產規模不大，但在安全及環保形勢的影響下如何能夠高效穩定的運行值得深入研究，從生產原理上掌控生產過程，采用科學化的細化管理，確保在保證安全、環保的前提下，生產出優質的產品。