氯乙烯工業鹽酸回用工藝的研究與應用

燕曉榮(青海鹽湖元品化工有限責任公司，青海 格爾木 816099)

0 引言

在氯乙烯生產過程中可能會產生大量的污染問題，工業鹽酸的污染問題十分嚴峻。為此，要求針對氯堿工業進行嚴格規范，針對沒有經過脫汞處理的污水，嚴格禁止排放，同時，嚴禁銷售未經脫汞處理的鹽酸，需要針對污水和鹽酸進行處理，以促進其回用。

1 工業鹽酸回用工藝

1.1 脫吸后回用至泡沫脫酸塔

現階段，在聚氯乙烯生產企業之中，一般采取鹽酸常規脫吸裝置進行產品制備，要求從濃酸之中脫吸出HCL氣體，并針對氣體進行高效回用，將濃度為21%～24%之間的鹽酸進行回用，輸送至泡沫脫酸塔中，并針對稀酸產物予以外銷處理。采取常規的脫吸操作進行稀酸處理，其產物中的酸液濃度相對較低，且含有較多的雜質。在國家環保政策的深入推進下，此類產物已經逐漸被市場所淘汰，為此，必須積極展開對于副產鹽酸回用技術的優化改造[1]。

1.2 鹽酸深度解析

一般采取以下兩種方式實施鹽酸深度解析處理：第一，1步法，按照一定的比例，將濃度為31%的鹽酸和氯化鈣溶液進行混合，并將其輸送到解析塔之中，針對溶液中的酸濃度進行深度解析處理，將其酸濃度降到1%；第二，2步法，針對濃度為31%的鹽酸進行常規脫吸處理，待結束脫吸操作后，依托于深解析系統，實現對濃度為21%的稀鹽酸的深度解析處理，將酸濃度調整為1%。

現階段，國內廠家一般采取2步法解析工藝的手段予以處理，將酸濃度降低到1%，并在水洗塔中予以回用，以實現良好的零排放效果。然而，在正常生產時，鹽酸深解析裝置中仍然存在部分處于高溫環境中的管道設備，可能造成襯里管道損傷，導致管道鼓包和脫落現象頻發，帶來一定的漏酸風險。要求利用氯化鈣溶液作為共沸打破物，針對深解析系統進行處理，然而系統的運行時間較長，則會帶來一定的氯化鈣結晶風險，對管道及設備造成不同程度的堵塞。為此，要求采取定期停車的形式予以清理，并重新配置氯化鈣溶液，以實現良好的維修效率，讓系統得以維持長期穩定生產。

1.3 采用組合塔回用工業鹽酸工藝

采用組合吸收塔回用技術的形式，可以實現良好的經濟效益。通過組合吸收塔的形式，吸收濃度為23%的稀酸，同時借助塔內濃酸和稀酸的循環作用進行氯化氫的解吸，以鹽酸常規解吸系統為媒介，吸收其中濃度為23%的稀鹽酸，并在稀酸槽之中通循環水的形式，針對常規脫吸生產的濃度為23%稀鹽酸進行冷卻處理，同時，通過-35℃冷凍鹽水實現對于上述產物的冷卻處理，在冷卻處理后，溫度一般可以保持在9～12℃，并將終產物儲存在常規脫吸系統的稀酸槽之中，同時，借助稀鹽酸泵的形式進行稀酸輸送，將其傳輸到氯乙烯裝置之中，以用作組合塔補充液。

針對稀酸槽中的稀酸物質，可以借助稀酸循環泵將其輸送至稀酸冷卻器中，利用-35℃冷凍鹽水將其冷卻至5～8℃后進入組合吸收塔，從組合塔的中部位置向稀酸槽之中進行循環，通過回流作用，將回稀酸槽中的稀酸濃度控制在27%左右。要求將小部分稀酸向組合塔下端進行補充，以制備出濃度系數為33%的濃酸。利用濃酸循環泵將組合吸收塔塔釜之中的濃酸經濃酸冷卻器向組合塔中部進行傳輸，通過循環吸收作用，不斷提升酸溶液的濃度，待溶液濃度達到33%以上，輸送至濃酸貯槽，進行常規脫吸處理。通過稀酸的形式進行吸收，在正常的工藝流程中，無需進行生產水的補充也不會出現工業酸[2]。

2 鹽酸回用工藝方案

2.1 改造原理

通過組合吸收塔的形式進行氯乙烯工業鹽酸的處理，要求針對水洗塔和泡沫脫酸塔予以拆除，同時安裝組合吸收塔。由于目前的設備安裝情況和生產實際存在較大的差異，可能為鹽酸回用工藝的高效開展帶來一定的困難。要求充分利用組合吸收塔回用鹽酸工藝，結合鹽酸在低溫環境中的吸收特性，實現對于鹽酸的高效回用，針對氯乙烯裝置稀酸冷卻器、濃酸冷卻器等設備予以優化，使脫吸處理后的鹽酸溫度得到切實降低，以更好適應鹽酸回用的需求。同時，針對換熱面積較大的鹽酸脫吸塔再沸器予以更換調整，以促進鹽酸脫吸裝置產能的提升，切實提升HCL氣體的回用度，減少鹽酸副產量[3]。

2.2 工藝流程

首先，需要利用經過常規脫吸處理的稀鹽酸，將其補充到水洗塔中，以實現對于生產水的有效替代。可以將此過程中濃度為22%的稀鹽酸分成兩部分，其中一部分依托于稀酸循環泵的形式，在水洗塔中進行循環，在循環過程中，可以借助-35℃冷凍鹽水進行冷卻處理，將冷卻器出口位置出的稀酸溫度控制在5℃以內，讓稀酸的吸收效果可以得到充分保障。另一部分則采取分流調節閥的形式進行分流處理，將其調整到泡沫塔之中，借助濃酸泵的循環作用，吸收產物中的氯化氫，并借助-35℃冷凍鹽水實現對泡沫塔的冷卻處理，以促進鹽酸濃度提升，將其調整到33%。同時，針對濃酸泵的出口閥門位置予以調節，以實現高效的濃鹽酸輸送，將其傳輸到鹽酸常規脫吸系統之中，并針對脫吸系統之中的進酸流量予以高效調節，讓水洗塔、脫析液和泡沫塔的穩定性得到充分保障，將其儲存到脫吸系統的稀酸儲槽之中，并通過稀酸輸送泵向水洗塔之中傳輸，以促進鹽酸在系統之中的循環，實現對于鹽酸的高效利用。

其次，為了有效避免系統異常情況，減少機前系統中的過酸現象，要求在水洗塔頂部位置處配備生產水補水管線，同時，在底部位置配備自動排污管線，確保可以在發生異常情況的第一時間展開對于產物酸濃度的合理化控制，以免出現機前系統過酸的問題，對設備造成嚴重腐蝕。

最后，針對換熱面積在120 m2左右的脫吸塔再沸器予以調整，更換為170 m2的再沸器，以促進脫吸塔溫度的提升，降低裝置中的稀酸濃度，減少蒸汽損耗，實現良好的稀酸回用效果。

3 篩板塔結構

篩板塔一般包括塔身、溢流管和篩板等結構，為更好應對鹽酸腐蝕和氯乙烯溶脹的問題，可以在塔身位置處進行橡膠內襯，并在此基礎上外襯石墨磚，所有的襯里厚度可達33毫米，至于篩板，則需要通過6～8 mm厚度的酚醛玻璃布層壓板進行包裝，并經由鉆孔進行加工。一共有6塊篩板裝置，可以分布在不同的塔身法蘭之間，以促進塔身截面積整體利用率提升。

溢流管裝置通常由玻璃鋼管制備而成，通過第一塊塔板進行吸收水吸入工作，并且在篩板中和上升的粗VCM氣進行親密接觸。在所形成的泡沫層結構中，可以通過氣液的形式實現質量傳遞。在水吸收作用下，粗VCM中的HCL可以形成鹽酸，并通過溢流管作用向下一層篩板之中流動，在每塊篩板位置上進行重復傳質操作。針對加水量予以靈活控制，以實現對于篩板泡沫層停留時間的靈活調節，讓酸性溶液中的質量分數可以達到28%～33%。

針對上、下篩板進行處理，需要通過具有不同開孔率的篩板，以更好應對進出口氣量的差異，讓篩板上的各個位置都可以建立較好的泡沫層結構，在此過程中，要求將空塔氣速、篩板孔速和溢流管液體流速分別控制在0.8～1.4 m/s、7.5～13.0 m/s和低于0.1 m/s。要求盡量保證篩板塔身的垂直度，以降低塔身傾斜的風險，讓塔板之中的上液層不會向某一特定方向傾斜，讓泡沫層的質量得到充分保障，以實現良好的吸收效果；其次，要求盡量保持篩板的水平狀態，將篩板上的泡沫層高度控制在均勻的狀態上，以強化氣液的接觸，讓傳質傳熱過程得到充分保障；最后，可以借助0.1～0.2 mm的80型絲網，將塔頂卷成圓餅狀，并進行反復重疊處理，將其重疊至3層。

相關研究表明，在經過絲網層裝置時，夾帶酸霧的氣流可能與網表面發生嚴重碰撞，并形成一定量的霧滴，霧滴被補集后會沿絲網的方向向下流動，直到流到兩個絲網交叉處后，通過絲網表面的張力作用，進行大面積聚集。如果聚集后的質量大于上升氣流，則霧滴滴入塔板之中，相應的分離效率可以達到98%。

4 工藝改造的意義

與現階段應用較為頻繁的填料塔氯化氫吸收工藝相比，優化后的工藝表現出如下優勢：首先，技術手段先進，工藝流程相對較為合理，具有良好的氯化氫吸收效率，且工藝操作的靈活性相對較大，便于控制；其次，可以有效減少企業在工藝流程中的成本投入，且經濟效益較為突出，優化結果十分突出，可以有效降低水消耗量和污水處理量，切實降低環境污染；再次，副產物鹽酸的溫度相對較低，且濃度一般較高，可以將鹽酸副產物的質量分數控制在30%以上，便于進行安全運輸銷售；最后，針對濃度系數為31%的鹽酸進行回用，可以切實提升企業的經濟效益，有效避免稀酸單體溶解過程中的損失。

5 結語

通過鹽酸回用技術，可以將脫吸處理后的稀鹽酸向水洗塔之中傳輸，以取代生產水的位置，有效減少副產物鹽酸的產量，起到節約用水的效果。針對脫吸作用所產生的稀酸進行循環利用，將其傳輸到回用水洗塔裝置中，可以實現良好的鹽酸循環回用效果，避免產生過量的工業鹽酸，為行業內鹽酸回用方式的發展奠定堅實的基礎。