延长盐酸解析运行时间的工艺改进

张贺广（河北邢矿硅业科技有限公司，河北邢台055150）



延长盐酸解析运行时间的工艺改进

张贺广
（河北邢矿硅业科技有限公司，河北邢台055150）

摘要：介绍了在氯化钙循环过程中，加装分离装置，将系统循环液中的固体硫酸钙连续分离、定置收集、定时排放，利用该方法抵消在生产过程中产生的硫酸钙，维持循环液中硫酸钙浓度处于较低值，从而解决结垢问题的方法。

关键词：硫酸根浓度；分离硫酸钙；双再沸器；煮塔

1　目的和意义

河北邢矿硅业科技有限公司以盐酸为原料，通过解析产出氯化氢为三氯氢硅合成提供合成气体。设计原料为合成酸，设计生产能力5 m3/h，将浓盐酸采用氯化钙做助剂的方法，解析成纯度大于99%的氯化氢气体供三氯氢硅合成使用。

1.1工艺过程描述

浓盐酸与氯化钙循环泵输送的浓氯化钙溶液混合后进入解析塔，溶液从解析塔顶部进入，在重力的作用下向下流动，流动过程中通过填料和内件时发生高效传质过程［1］。当溶液到达解析塔底部时，通过调节解析再沸器蒸汽流量调节阀控制解析液蒸发温度，溶液不断的通过热虹吸自然循环加热，这样，气体被蒸馏分离出并向上流动。在这个操作过程中，氯化氢气体从盐酸与氯化钙混合溶液中汽提并从塔顶排出。CaCl2溶液是作为共沸打破物，相对于HCl气体的分压来说抑制了水蒸汽的分压。从解析塔出来的稀CaCl2溶液进入闪蒸塔，与闪蒸再沸器的蒸汽进行热量传递，从而使CaCl2溶液变浓再次与浓盐酸进入解析塔［2］。解析出的氯化氢气体首先进入氯化氢一级冷凝冷却器（用循环水冷却），在这里大部分夹带的水被冷凝。然后，氯化氢气体进入氯化氢二级冷凝冷却器（用7℃冷冻水冷却），再进入氯化氢三级冷凝冷却器（用-35℃冷冻盐水冷却），将大部分水蒸汽冷凝。最后，“干”的氯化氢气体进入除雾器，几乎所有夹带的水滴被收集，经过除雾器后，干燥的氯化氢气体经过双效换热器充当冷媒后输送出装置。

1.2存在的问题

盐酸解析工序自投入运行以来，由于价格成本因素，主要以硫酸钾副产盐酸作为原料。运行过程中出现了系统仅运行7天就发生闪蒸发再沸器、解析再沸器及管路结垢现象，伴随出现换热效果降低，废水含酸由1%增至5%，继续运行3天，废水含酸增高至15%～20%，用高压水枪清理设备及管路上的硫酸钙垢，检修时间为3～5天。由于盐酸解析是为全厂生产提供氯化氢气体，解析停车，全厂只能跟着停车，形成全厂生产10天检修5天的现象。

2　改进内容及方法

2.1改进内容

为实现盐酸解析工序的长时间稳定运行，该公司对结垢原因进行了深入分析，公司所用的盐酸大多是硫酸钾的副产酸，产品含有一定浓度的硫酸根，硫酸根与氯化钙混合后生成CaSO4，100℃时，CaSO4在水中溶解度为0.162～0.2 g，随着盐酸水分的不断蒸发，原盐酸中所含的SO2-4及其他无机盐在氯化钙循环液中的浓度不断积累，当超过溶液所能溶解的能力后，在系统中就会析出，形成细小的CaSO4固体物质，其主要生成部位在闪蒸再沸器的受热面上。在受热蒸发表面，由于水生成水蒸气，原水中溶解的CaSO4及其他无机盐析出，一部分沉积在蒸发表面，一部分随着循环的氯化钙溶液流到系统的其他地方。这样，在整个系统装置内，随着所生成CaSO4及其他无机盐浓度的增加，在系统循环液中逐渐析出，形成以CaSO4为主要成分的固体物质，并在设备及管路最底部、盐酸氯化钙混合器、氯化钙管路上调节阀、再沸器受热面等地方沉积。随着运行时间的延长越积越多，最终堵塞管道，并使再沸器使用效果明显下降，使得系统无法运行。

2.2改进方法

从控制硫酸钙的生成量入手，并及时从系统中分离解析过程中产生的CaSO4及其他无机盐固体，保持系统硫酸钙浓度低于析出浓度，并采取一系列措施降低堵塞后的清理时间。

（1）控制进入系统盐酸的硫酸根含量。按国家标准SO2-4含量为≤300×10-6，严格控制到300×10-6以下，对超标的原料不允许投入使用。

（2）在产生CaSO4设备的底部管路上加装除污器，并加排污阀。在氯化钙循环过程中定时分离固体杂质，降低污垢在混合器、氯化钙管路上调节阀等处的累计，缓解堵塞情况。

（3）为降低再沸器清理对生产的影响。安装了双闪蒸再沸器，达到开1备1的目的。当使用的闪蒸再沸器内部堵塞过于严重而必须拆开清理时，可进行快速切换备用再沸器，保证了生产的稳定连续。

（4）摸索出了煮塔工艺。盐酸解析系统内运行十天左右，发现堵塞迹象后及时进行煮塔。煮塔是将盐酸解析在100 kPa压力下，将12%左右的盐酸溶液注入解析系统，温度控制在110℃左右，运行12 h，将设备与管道内的部分污垢溶解消除。减少了再沸器的拆装次数，避免了长时间停产和再沸器拆装清理时的损坏。

3　结论

通过控制原料硫酸根离子浓度和在循环过程中分离硫酸钙2项措施，稳定了循环系统中硫酸钙浓度，很好地控制了系统结垢问题，降低了废水含酸。双再沸器的使用将清理周期延长1倍，稀酸煮塔极大的延长了再沸器拆卸周期。

通过技改后四个多月的运行，检修周期由10天延长至50天以上。废水含酸由原来的5%～20%降低到1%左右。保证了全厂的正常生产，降低了原材料消耗与维修频率，节约了成本，取得了明显的经济效益和社会效益。

参考文献：

［1］马万军.盐酸解析工艺的改进.中国氯碱，2012.03：11-12.

［2］邓芝强.盐酸解析工艺路线的比较.中国氯碱，2012.9：14.

Process improvement for the extension of hydrochloric acid desorption running time

ZHANG He-guang
（Hebei Xingtai mining silicon industry science and Technology Co.，Ltd.，Xingtai 055150，China）

Abstract：In calcium chloride cycle process，the installation of separation device，the circulatory system in liquid solid calcium sulfate continuous separation，collection of fixation and exhaust timing，recycle liquid in the circulation process to offset the separation of calcium sulfate in the production process of calcium sulfate，maintain circulating liquid calcium sulfate concentration in the lower value，so as to solve the fouling problem.

Key words：sulfate concentration；separation of calcium sulfate；double re boiling device；boiling tower

中图分类号：TQ124.4+2

文献标识码：B

文章编号：1009-1785（2016）05-0005-02

收稿日期：2016-03-11