PVC生产中盐酸深度解吸装置的应用

王 锋，秦国强，毋娅娟

(昊华宇航化工有限责任公司，河南焦作 454591)

昊华宇航化工有限责任公司目前PVC生产能力达到50万t/a，其中焦作厂区生产能力10万t/a，沁阳厂区一期系统生产能力20万t/a，采用70 m3聚合釜生产线，沁阳厂区二期系统生产能力20万t/a，采用108 m3聚合釜生产线。可生产SG1～SG8通用型树脂，和聚合度为 1800、2000、2500、3000 的高聚合度树脂，以及聚合度为1000的薄膜专用树脂、型材专用树脂和消光树脂。公司于2012年新增了一套盐酸深度解吸装置，现将该装置在我公司PVC系统的应用情况介绍如下。

1 盐酸深度解吸的原理

盐酸常规解吸将转化产生的浓度为31%的盐酸经蒸发分离，使盐酸浓度降为21%，进入泡沫塔循环，解吸产生的氯化氢气体进入转化混脱氯化氢气体总管回用。将浓盐酸在0.1 MPa下加热蒸发，可得到浓度为20.24%的恒沸点盐酸，因此，无法用普通蒸发分离的方法将盐酸中的氯化氢解吸出来。需要用特殊的深度解吸方法，目前工业上应用的深度解吸方法有差压法和破共沸剂法两种工艺。差压法由于运行成本较高，且对原料要求较高，未能实现规模应用。破共沸剂法与差压法相比运行成本和消耗较低，较宜操作和控制，在浓硫酸、氯化钙和氯化镁等破共沸剂中，氯化钙有无毒、价格低廉等优点，因此目前盐酸深度解吸装置采用氯化钙作为破共沸剂。在稀盐酸中加入氯化钙后打破了氯化氢和水的二元平衡，可将稀盐酸中氯化氢气体解吸出来，产生氯化氢浓度小于1%的废水。

2 盐酸深度解吸处理流程

浓度约21%的稀盐酸与氯化钙溶液用喷射混合器混合后进入解吸塔，在向下流动过程中通过填料和内件发生传质过程，溶液通过再沸器加热，氯化氢气体从混合溶液中汽提并从塔顶排出，经一级冷却器(循环冷却水)及二级冷却器(7℃水)冷却后，送转化混脱氯化氢总管。塔底稀氯化钙溶液进入提浓塔，提浓后进入解吸塔循环使用，蒸发出的水蒸气经冷凝后进入冷凝液罐内，返回到转化水洗塔内。工艺流程见图1。

3 盐酸深度解吸在我公司的应用

我公司沁阳厂区PVC转化每小时产废酸量3～4 m3/h，为减轻转化废酸销售压力，实现闭路循环和稀酸回用，同时为含汞废酸的后续处置打好基础。我公司在二期系统新增了一套盐酸深度解吸装置，21%稀盐酸处理能力为5 m3/h。将一期和二期常规解吸产生的21%稀酸送至深度解吸装置，该装置解吸出的氯化氢气体送至转化混脱，解吸后的废水分别返回两套系统转化水洗塔补水，两套系统的稀酸送出和废水返回均设置流量计和调节阀，控制废水返回系统的流量与送出的稀酸量保持一致，实现了稀酸的闭路循环和零排放。

4 盐酸深度解吸应用中应注意的问题

4.1 管道材质

由于该装置内盐酸和氯化钙腐蚀性较强，装置内高温酸管和氯化钙管道较易泄漏，在系统停车检修期间，衬里管道随着温度变化易发生扭曲变形进而堵塞管道。经与装置供货厂家结合，深度解吸装置内所有腐蚀性管道均使用钢衬四氟管道，管道衬里要求采用模压工艺制作，DN80以下管道衬里厚度为10 mm，DN80以上管道衬里厚度为12～15 mm。较厚的衬里层保证了强度和密封性，为装置长期运行打好基础。界区外送酸管道采用钢骨架复合PE管道，采用电熔连接，密封性和耐腐蚀性比较可靠。

图1 盐酸深度解吸工艺流程简图

4.2 氯化钙原料

由于酸法生产的无水氯化钙中含絮凝剂FeCl3，易造成氯化钙结晶，因此盐酸深度解吸必须使用碱法生产的氯化钙，纯度应大于95%。

4.3 主要控制指标

我公司深解吸装置运行控制的主要工艺指标如下，浓度:进解吸塔浓氯化钙浓度48% ～50%，出解吸塔稀氯化钙浓度38% ～40%;流量:控制进塔稀盐酸和氯化钙溶液的流量，以1 m3/h 21%稀盐酸计，需加50%氯化钙约2.5 m3/h，实际操作中应控制稀盐酸和氯化钙的体积比1∶3左右。温度:解吸塔再沸器出口温度控制范围135～140℃，提浓再沸器出口温度133～135℃。液位:解吸塔釜和提浓塔釜液位控制范围60%～70%。控制好以上指标对于保证深度解吸正常运行至关重要。

4.4 应急处置

在解吸塔至解吸再沸器管道和提浓塔至提浓再沸器管道上设置排液阀门，当装置运行异常需紧急停车时可根据情况打开排液阀门进行排液。我公司在装置附近设置了解吸废液收集池，池子内壁做酸碱防腐处理，当系统异常时可将废液排至收集池，经酸碱中和后用泵送入转化污水池集中处置。

5 操作注意事项

5.1 装置开车

向提浓塔送入氯化钙溶液时，应控制提浓塔釜液位在60%左右，然后向解吸塔泵入氯化钙溶液，同时开氮气阀门，当解吸塔顶压力达到0.03 MPa时，关闭氮气阀门，控制解吸塔釜液位60%左右。对稀氯化钙提浓时，初始蒸汽阀开度2%，打开蒸汽闪发罐底阀，10 min后蒸汽阀开度至15%，当蒸汽闪发罐底阀出来的是汽液混合物时，关闭底阀。提浓塔釜温度125℃时，对应氯化钙浓度为45%，此时打开稀盐酸进料泵，控制稀盐酸和氯化钙流量比为1∶3左右。

5.2 异常停车

当装置出现异常情况如设备或管道泄漏并且短时间内无法修复时，应先关闭盐酸进料阀及氯化钙进料阀，停止向系统内进料，同时关闭解吸再沸器和提浓再沸器的蒸汽阀门。用软管将提浓塔和解吸塔内物料卸放至氯化钙储罐内。卸料时应注意将塔顶出口管路上的充氮阀打开，并注意卸料速度，防止设备内形成负压。卸料结束后向氯化钙储罐内加入热水，开启搅拌，控制浓度30%左右。

6 异常问题及工艺改进

6.1 氯化氢输送管道设置液封

该装置刚开始试车时，氯化氢输送管道有震动和响声，经检查发现管道自界区出来至混脱氯化氢总管的管道上未设置排液管道，导致酸雾冷凝后在管道中积存，管道中形成冲击和震动。发现问题后，及时在深解吸装置附近增设了U形弯，出口引至稀盐酸缓冲罐，解决了积液问题。

6.2 取消混合罐

为减少漏点，经与厂家结合，取消了稀盐酸和氯化钙溶液的混合罐，直接利用喷射混合器混合后进入解吸塔。

7 结语

盐酸深度解吸装置在PVC生产企业应用后，可实现转化稀酸回用，实现了含汞废酸的零排放，避免了废酸外售，节约了成本。如果能在防止氯化钙结晶和减少蒸汽消耗方面有所改进，相信该装置会在行业中有更广泛的应用。