干燥氯化氢含水量的控制与研究

张波， 谢鹏，杨茂勤

(陕西北元化工集团有限公司，陕西 榆林 719319)

陕西北元化工集团有限公司化工分公司(以下简称“北元化工”)是一家拥有110万t/a聚氯乙烯、80万t/a烧碱的大型氯碱企业。由于国家对高耗能企业的要求越来越严格，北元化工于2015年正式淘汰了隔膜法烧碱生产单元，原以隔膜法装置氯化氢为原料的10万t/a聚氯乙烯装置改为采用离子膜法烧碱装置中的氯化氢气体为原料。由于要进行长距离输送，因此氯化氢压力必须达到输送要求；另外，为节省投资成本，氯化氢长距离输送管道为碳钢材质，为避免腐蚀，氯化氢含水必须严格控制。

1 氯化氢干燥工艺流程

北元化工氯碱分厂氯化氢干燥装置是向10万t/a聚氯乙烯装置输送合格氯化氢气体的局部装置，干燥工艺流程如图1所示。

从氯化氢合成工序来的湿氯化氢气体先经氯化氢冷却器，再经过氯化氢深冷却器用冷冻盐水冷却到约-14 ℃后进入氯化氢酸雾捕集器，捕集氯化氢气体中的冷凝水滴。然后经过氯化氢加热器，用循环水将氯化氢气体预热到≥10 ℃，进入一级填料干燥塔与浓硫酸接触进一步除去水分；除去水分的氯化氢进入组合式干燥塔继续除水。组合式干燥塔上部是泡罩结构，下部是填料结构。氯化氢先进入填料结构，其中的浓硫酸来自泡罩结构，质量分数为93%～98%，浓硫酸经填料结构吸水后，浓度降低，从填料结构出来的稀酸送至氯氢处理稀硫酸储罐；随后氯化氢进入泡罩结构，用98%浓硫酸继续干燥，干燥后的氯化氢气体(要求氯化氢含水质量分数≤1.0×10-4)经硫酸酸雾捕集器除去酸雾后并入氯化氢压缩机，压缩后的氯化氢压力0.1～0.2 MPa，经氯化氢缓冲罐后送至VCM生产装置。

2 问题

该装置从2015年6月开车以来，输送给10万t/a聚氯乙烯装置的氯化氢气体含水质量分数一直达不到工艺要求的≤1.0×10-4。氯碱分厂经过多次排查，到目前仍未发现指标超标的具体原因，因此建议对指标进行变更。具体排查方法如下。

图1氯化氢干燥工艺流程示意图

Fig.1Processflowdiagramofhydrogenchloridedrying

3 内部排查过程

3.1 分析误差的排除

采用几种分析方法分析氯化氢中水的含量，结果如表1所示。

表1 采用几种分析方法所得的氯化氢中水分的含量

由表1可得：①不管采用何种分析方法，干燥后的氯化氢含水指标均大于1.0×10-4，可以判断出分析方面不存在问题，也就是分析是准确的；②从分析数据的波动性来看仪器分析法较其他3种分析法准确。

3.2 运行数据检测排除

通过对氯化氢干燥工艺过程中涉及的过程指标跟踪分析，得出以下结论：从2017年的1—6月，所有指标均在控制范围，并且波动较小(如表2所示)。由于正常运行时各设备处的压力保持稳定，波动很小，故不作分析。

表2 各部位检测数据Table 2 Detection data of each part ℃

3.3 设备排查[1]

通过对石墨冷却器、加热器、酸雾捕集器、填料塔、泡罩塔等设备进行排查，均未发现异常，具体排查情况如表3所示。

表3 设备检查情况

3.4 硫酸消耗数据排查

2016年7月—2017年6月干燥氯化氢耗硫酸量与平均每月的氯化氢含水量检测数据如表4所示。

表4 硫酸消耗量与氯化氢含水量检测数据

表4数据表明:无论氯化氢干燥系统耗硫酸量大小，氯化氢干燥含水质量分数始终在(1.239 7～1.438 1)×10-4。可以得出，进塔硫酸量和干燥氯化氢含水没有线性关系。

通过上述4方面的排查，未发现氯化氢干燥系统的异常情况，也就是上述原因并不是导致氯化氢含水指标超标的原因。

4 设备及管道的腐蚀情况

4.1 设计指标的初衷

氯化氢压缩机采用三级压缩，氯化氢压缩机附带的技术协议要求氯化氢含水指标控制在≤1.0×10-6，其主要原因是为防止氯化氢含水量增大对压缩机叶轮、轴承造成腐蚀。另一方面由于输送氯化氢的管道为碳钢材质，氯化氢含水量增加会对氯化氢干燥送气管线造成腐蚀。

4.2 氯化氢压缩机实际运行情况

氯化氢干燥出口从2015年6月运行至今含水指标一直为(1.2～1.5)×10-4。不管是氯化氢压缩机还是输送氯化氢的管道，运行至目前，从检查的情况看，并无腐蚀情况。2017年6月，检修人员和厂家对氯化氢压缩机叶轮、轴进行了检查,结果如图2所示。

从图2可以看出：氯化氢压缩机内部零部件并无腐蚀情况。

4.3 送气外管检查情况

氯化氢干燥工序2015年6月开始向10万t/a聚氯乙烯装置送气，输送管线材质为碳钢，设计壁厚为5 mm。运行2年后，检查氯化氢送气管线内部无腐蚀(如图3所示，2017年6月15日摄)，采用测壁厚仪器检测管线厚度为4.7～4.8 mm。因此氯化氢干燥后含水质量分数控制在(1.2～1.5)×10-4对长距离输遂管线无影响。

图2 压缩机叶轮、轴的腐蚀情况

图3 输送管线检查情况

从上述3方面的分析情况可以得出，<1.0×10-4的控制范围存在一定的偏差或不合理。

5 结论

综合上述排查内容，可以得出：把干燥氯化氢含水的指标控制在1.0×10-4以下是不合理的，也是不能实现的。应把干燥氯化氢含水指标由≤1.0×10-4变更为≤1.5×10-4。

[1] 平述煌,曾亚龙,李俊朝,等.影响氯化氢含水量的主要因素及其控制措施[J].氯碱工业,2014,50(8):29-31.