王朋辉;曹春雷;张明坤;赵丽萍
【摘 要】The causes and influencing factors of material imbalance in hydrochloric acid desorption unit were analyzed, and corresponding improvement measures were carried out. The problem of high yield of dilute hydrochloric acid was solved after improvement, and stable operation of hydrochloric acid desorption unit was ensured.%分析了盐酸脱吸装置物料不平衡问题的原因及影响因素,并进行了相应改造,改造后解决了稀盐酸产量高的问题,保证了盐酸脱吸装置的稳定运行. 【期刊名称】《聚氯乙烯》
【年(卷),期】2018(046)003
【总页数】4页(P11-13,16)
【作 者】王朋辉;曹春雷;张明坤;赵丽萍
【作者单位】甘肃银光聚银化工有限公司PVC厂,甘肃 白银730900;甘肃银光聚银化工有限公司PVC厂,甘肃 白银730900;甘肃银光聚银化工有限公司PVC厂,甘肃 白银730900;甘肃银光聚银化工有限公司PVC厂,甘肃 白银730900
冷凝水回收装置
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ124.42;TQ325.3
甘肃银光聚银化工有限公司PVC厂盐酸脱吸装置于2015年11月开车，运行时发现工艺设计存在缺陷，同时因装置长期闲置，还出现了工艺管道泄漏，蒸汽管道聚集冷凝水造成蒸汽压力、流量波动以及物料不平衡等问题，尤其是物料不平衡问题造成该装置长达数月处于非正常运行状态，导致脱吸效果较差，稀盐酸浓度较高(26%～29%，质量分数，下同)，很难达到≤23%的指标要求，稀盐酸产量大幅度增加，超出了辅助车间含汞废水装置的处理能力，且额外增加了浓碱液的消耗量，使PVC生产成本增加了60～80元/t。
甘肃银光聚银化工有限公司通过对问题的梳理和工艺数据的收集整理，从工艺技术角度分
析原因，制定了科学合理的改进方案，解决了稀盐酸产量过大这一突出问题。
1 原因分析
(1)来自盐酸脱吸装置三级冷凝器和酸雾捕集器的冷凝酸浓度达到40%，其回收到稀盐酸储槽后，导致稀盐酸储槽中的盐酸浓度上升。
(2)稀盐酸产生量与水洗塔加水量有关，在水洗塔-泡沫塔-盐酸脱吸装置之间存在着水平衡关系，生消水(生活消防用水)补加到水洗塔，用于控制水洗塔中的循环稀盐酸的浓度(要求循环稀盐酸的浓度不超过5%)，如果来自泡沫塔的合成气中HCl含量过高，则水洗塔补加的生消水量就相应地增加，补加的生消水依次流向泡沫塔、盐酸脱吸装置，最终以稀盐酸的形式流出盐酸脱吸装置，造成稀盐酸产量的增加，所以稀盐酸产生量高的原因之一是水洗塔补加生消水量过大。
(3)稀盐酸产生量与脱吸塔顶部压力和温度有关，实际操作中出现的突出问题是顶部压力过低(通常在30～45 kPa)且温度过高(通常在95～115 ℃)，这就意味着脱吸塔蒸出了盐酸中的HCl，同时也蒸出了盐酸中的水分，在三级冷凝器的冷凝作用下，脱吸塔顶部蒸出的HCl又
溶解到蒸出的水分中形成盐酸溶液，流入稀盐酸储罐。所以来自泡沫塔的浓盐酸进入盐酸脱吸装置后，HCl并没有析出回收至HCl总管，而是以稀盐酸的形式流出盐酸脱吸装置，造成稀盐酸产量增加且浓度升高(质量分数26%～29%)，装置在做无效运行。而引起脱吸塔顶部压力过低和温度过高的原因是泡沫塔输入盐酸脱吸装置的浓盐酸量不足。
除了上述问题外，还存在泡沫塔循环槽的浓盐酸被充满、盐酸脱吸装置脱吸无效、稀盐酸浓度不合格等问题，总的表现是盐酸脱吸装置运行不稳定。所以稀盐酸产生量高的另一原因是浓盐酸输入量的平衡没有掌握好。
2 改造目标
针对以上问题，确定盐酸脱吸装置的改造目标。
(1)脱吸塔塔顶压力稳定控制在50～55 kPa。
(2)脱吸塔塔顶温度稳定控制在80～85 ℃。
(3)脱吸后的稀盐酸浓度合格率提高到≥99.0%(浓度控制在23%以下)。
3 改造过程
3.1 工艺管道改造
原设计中管道布置存在缺陷，即经过三级冷却器的冷凝和酸雾捕集器的分离作用而生成的40%浓盐酸重新回到稀盐酸储罐，与浓度为19%～23%的稀盐酸混和，降低了脱吸塔的工作效率。
首先要改造原设计中存在的缺陷，使浓盐酸、稀盐酸分流。即：将装置中一级冷却器、二级冷却器、三级冷却器和酸雾捕集器的冷凝酸下液管由原来接至稀盐酸储罐改为接至浓盐酸循环槽，将上述换热、分离设备冷凝下来的浓度为40%的盐酸回收至浓盐酸循环槽，从而避免与浓度为19%～23%的稀盐酸混合。
工艺管道的改造见图1。
图1 工艺管道的改造Fig.1 Reconstruction of process pipes
3.2 物料平衡计算
分别以泡沫塔和盐酸脱吸装置为研究对象，确定HCl和水的来源，并对HCl和水进行量化计算，确定回流稀盐酸的流量、泡沫塔排至盐酸脱吸装置的浓盐酸量、产品稀盐酸量和回收HCl量。
为了简化计算，将水洗塔吸收残余HCl产生的稀盐酸计入生成的浓盐酸的量中，即认为合成气中的HCl在泡沫塔中被完全吸收。盐酸物料平衡图见图2。
图2 盐酸物料平衡图Fig.2 Mass balance diagram of hydrochloric acid
计算基数的确定。
(1)V(HCl)∶V(乙炔)=1.08∶1。
(2)泡沫塔排至盐酸脱吸装置的浓盐酸量设为Q3，浓度为30%。
(3)稀盐酸浓度为23%，回流量设为Q1、产品量设为Q2。
(4)满负荷乙炔流量取5 600 m3/h。
(5)水洗塔循环稀盐酸浓度为5%。
(6)水洗塔补水量为0.8 t/h。
(7)冷凝盐酸量为0.5 t/h，浓度为40%。
(8)合成气中过量HCl全部在泡沫塔中被吸收，盐酸脱吸装置中脱吸HCl量设为Q4。
3.2.1 进入泡沫塔的HCl的量
(1)合成气中过量HCl的量为：5 600×(1.08-1)=448(m3/h)。
折合质量为448÷22.4×36.5÷1 000=0.73(t/h)。
(2)回流稀盐酸中HCl的量为：Q1×23%=0.23Q1(t/h)。
(3)冷凝盐酸中HCl的量为：0.5×40%=0.20(t/h)。
HCl的量合计为：0.73+0.2+0.23Q1=0.93+0.23Q1(t/h)。
3.2.2 进入泡沫塔的水量
(1)来自水洗塔的水量为0.8 t/h。
(2)回流稀盐酸中水量为：Q1×(1-23%)=0.77Q1(t/h)。
(3)冷凝盐酸中水量为：0.5×(1-40%)=0.30(t/h)。
水量合计为：0.8+0.3+0.77Q1=1.1+0.77Q1(t/h)。
3.2.3 进入泡沫塔的HCl和水总量Q3
Q3=(0.93+0.23Q1)+(1.1+0.77Q1)=2.03+Q1(t/h)。
3.2.4 计算Q1和Q3
(1)泡沫塔浓盐酸浓度取30%，则(0.93+0.23Q1)÷(2.03+Q1)=30%。
求得：Q1=4.59(t/h)。
(2)泡沫塔排至盐酸脱吸装置的浓盐酸量Q3。
Q3=2.03+Q1=6.62(t/h)。
其中水量为：1.1+0.77Q1=1.1+0.77×4.59=4.63(t/h)。
HCl量为：0.93+0.23Q1=0.93+0.23×4.59=1.99(t/h)。
3.2.5 稀盐酸的量Q2和回收HCl量Q4
从图2可以看出：Q2中的水量就等于水洗塔补水量，也可以列式计算如下。
(1)稀盐酸中的水量=浓盐酸中的水量-回流稀盐酸中的水量-冷凝盐酸中的水量=4.63-4.59×(1-23%)-0.5×(1-40%)=0.80(t/h)。
(2)Q2=稀盐酸中的水量÷(1-23%)=1.04(t/h)。
(3)Q4=Q3-Q1-冷凝盐酸量-Q2=6.62-4.59-0.5-1.04=0.49(t/h)。
上述计算只是盐酸脱吸装置运行的理想状态，实际运行中也可以根据生产负荷的变动调整HCl/乙炔配比、回流稀盐酸量、冷凝盐酸量、稀盐酸浓度，这样就可以控制稀盐酸的产生量，甚至可以达到零排放的状态，但是生产中其他单元不可避免地要产生废碱液，为了中和废碱液，还需要相应地生产稀盐酸。
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