延長鹽酸深解吸裝置運行周期的措施

李凌云

(唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305)

1 鹽酸深解吸裝置運行狀況

1.1 鹽酸深解吸工藝

氯乙烯轉(zhuǎn)化工序產(chǎn)生的質(zhì)量分數(shù)為33%的鹽酸經(jīng)過常規(guī)解吸后,得到質(zhì)量分數(shù)為22%的稀鹽酸，大部分稀鹽酸返回至轉(zhuǎn)化系統(tǒng)二次使用。唐山三友氯堿有限責任公司有約3 m3/h的稀鹽酸進行深解吸處理[1]。稀鹽酸與氯化鈣混合溶液經(jīng)過深解吸處理后，95%的稀酸以氯化氫氣體析出;由解吸塔塔底出來的稀氯化鈣溶液，通過解吸塔液位調(diào)節(jié)后進入提濃塔，由提濃塔再沸器加熱提濃。

由提濃塔塔頂蒸出的含微量氯化氫的酸性水蒸氣，經(jīng)蒸汽冷凝器冷凝后，得到的含微量HCl的廢水收集至廢水罐，用廢水泵送至稀酸循環(huán)罐內(nèi)，供組合塔加水吸收氯化氫生產(chǎn)濃酸。從提濃塔底部出來的濃氯化鈣溶液用氯化鈣循環(huán)泵控制一定的流量，與稀鹽酸在噴射混合器中混合后進入稀鹽酸解析塔。鹽酸深解吸工藝流程如圖1所示。

1—解吸塔再沸器；2—解吸塔；3—氯化鈣提濃塔；4—提濃塔再沸器。

1.2 深解吸再沸器結晶，運行指標偏離

鹽酸深解吸裝置于2017年投產(chǎn)運行，單次使用周期均不超過2個月就會出現(xiàn)氯化鈣提濃塔中氯化鈣濃度下降，廢水含酸超標等問題。拆檢再沸器，發(fā)現(xiàn)石墨塊中析出大量的氯化鈣結晶。解吸塔與再沸器的關鍵運行參數(shù)見表1。對解吸裝置運行中后期關鍵參數(shù)的變化分析如下。

表1 鹽酸深解吸裝置關鍵運行參數(shù)

(1)因提濃塔再沸器結晶，換熱面積下降，提濃塔再沸器通入蒸汽(PI-0202)由正常的440 kPa提高至560 kPa，才能勉強維持氯化鈣的提濃。

(2)進入解吸塔中的氯化鈣濃度下降，氯化鈣-鹽酸的共沸體破壞，造成氯化氫的解吸溫度上升，共沸溶液中氯化氫來不及解吸便進入氯化鈣提濃塔，廢水含酸質(zhì)量分數(shù)(DT-0201)達到3.5%(正常值在1%以下)，指標變化趨勢見圖2。

圖2 廢水含酸指標變化趨勢

(3)解吸塔再沸器壓力PI-0201由440 kPa提高至470 kPa,維持再沸器出口溫度(TI-0201)在142.9～144 ℃之間，以穩(wěn)定氯化氫析出量。

(4)停車后,用清水沖洗提濃塔再沸器后，系統(tǒng)再次開車4天后廢水酸含量下降，解吸塔出口氯化氫溫度TI-0202明顯下降，提濃塔再沸器出口溫度TI-0203略升高，關鍵運行指標恢復正常。指標變化如表2所示。

表2 沖洗提濃塔再沸器后關鍵運行參數(shù)

綜上所述，提濃塔再沸器氯化鈣結晶是導致再沸器換熱效率下降、運行指標偏離的主要原因。

2 氯化鈣結晶原因分析

來自外網(wǎng)0.75 MPa的蒸汽通入提濃塔再沸器內(nèi)加熱氯化鈣溶液，正常提濃塔內(nèi)液位控制60%。根據(jù)現(xiàn)場安裝高度測算，再沸器內(nèi)氯化鈣溶液液位處于再沸器石墨列管界面以下，導致液面以上的列管容易出現(xiàn)結晶。因提濃過程完全依賴石墨導熱，列管內(nèi)的氯化鈣溶液沸騰，水蒸氣從再沸器端面上分離出來，導致再沸器內(nèi)部出現(xiàn)上部氯化鈣溶液濃度高、下部濃度低的現(xiàn)象。受再沸器與提濃塔底部聯(lián)通的影響，兩側(cè)間歇性完成氯化鈣濃度高、低的交換。氯化鈣提濃過程示意圖見圖3。

圖3 氯化鈣提濃過程示意圖

氯化鈣石墨再沸器呈列管結構，每個列管孔隙間隔1 cm左右，孔隙中充斥著氯化鈣溶液，因氯化鈣液位控制和氯化鈣加熱不均，再沸器上端面出現(xiàn)氯化鈣結晶，造成石墨列管堵塞,并加劇局部析出氯化鈣結晶。詳見圖4。

圖4 提濃塔再沸器端面結晶示意圖

3 改進措施

為避免再沸器中氯化鈣結晶，均衡再沸器中氯化鈣濃度，采用提高氯化鈣提濃塔的運行液位的方法進行改進。

將氯化鈣提濃塔運行液位由60%提升至85%，保證石墨列管全部浸沒在共沸面以下，減少氯化鈣結晶析出的概率，延長再沸器的使用周期。自2020年8月提升提濃塔液位至85%后，鹽酸深解吸的蒸汽消耗明顯降低，同比60%液位時，每日蒸汽消耗減少40 t，消耗曲線見圖5。

圖5 提濃塔運行液位提升前后蒸汽消耗對比

若將氯化鈣提濃塔的運行液位提升至95%，理論上再沸器的出口管內(nèi)有氯化鈣溶液，因提濃塔與再沸器之間存在密度差，再沸器加熱沸騰后，在沸騰氣泡的推動下高濃度的氯化鈣直接進入再沸器的上部，促使再沸器下端低濃度的氯化鈣進入再沸器完成熱動力循環(huán)，鹽酸解吸的蒸汽消耗進一步降低。運行流程示意圖如圖6所示。

4 結語

提升氯化鈣提濃塔的運行液位后，延長了再沸器的使用壽命，運行周期由2個月增至3個月，年減少2次拆檢；每次返廠及拆檢費用2.5萬元，年節(jié)約5萬元。 運行參數(shù)調(diào)整后，鹽酸深解吸每日蒸汽消耗由245 t降至205 t，蒸汽單價以140元/t計，年可節(jié)約蒸汽40×330×140=184.8萬(元)。通過此項技術參數(shù)調(diào)整，年可為公司創(chuàng)效近190萬元。

深解吸裝置在行業(yè)中使用時間尚短，運行過程中會出現(xiàn)各種問題,應繼續(xù)挖掘裝備自身的潛力，達到延長設備使用周期、降低運行成本的目的。

圖6 氯化鈣提濃塔運行液位提升后流程示意圖