氢气洗涤塔内部分布器液体溢流管改造

许如军

(新疆中泰(集团)股份有限责任公司，新疆 乌鲁木齐830009)

【氯氢处理】

氢气洗涤塔内部分布器液体溢流管改造

许如军*

(新疆中泰(集团)股份有限责任公司，新疆 乌鲁木齐830009)

氢气；洗涤塔；分布器；液体溢流管；优化改造

分析了氢气洗涤塔洗涤效果差的原因，提出了改进措施，保证了送氯化氢合成炉的氢气纯度。

新疆中泰化学(集团)股份有限公司阜康能源有限公司(以下简称“阜康能源”)是新疆中泰(集团)股份有限责任公司的子公司。阜康能源氯碱厂离子膜电解装置采用氯工程技术有限公司提供的n-BiTAC865型膜极距电解槽24台，烧碱产能60万t/a、聚氯乙烯树脂产能80万t/a。在集团公司不断发展壮大的同时，阜康能源不断深挖装置设备潜力，降低企业生产成本及设备检维修成本。

1 氢气处理生产工艺简介

氢气处理工艺流程如图1所示。

图1 氢气处理工艺流程图

从电解槽阴极室出来的高温湿氢气中含有大量饱和水蒸气和碱雾等杂质。氢气经过一系列冷却器冷却后，从氢气洗涤塔底部进入，与洗涤液逆流接触，再进入氢气冷却器冷却到8.0～15.0 ℃，而后进入氢气压缩机加压，再通过氢气后冷却器将氢气冷却到8.0～15.0 ℃，再经水雾捕集器除去夹带的水雾后送至氯化氢合成工序[1]。

2 工艺现状

阜康能源氯化氢合成工序合成炉在运行过程中经常会出现氢气压力波动、灯头火焰偏火等情况，停炉拆检后发现阻火器、灯头处结有大量的白色物质，取样分析该物质的Ca2+、Fe3+、Na+含量，发现该物质显碱性，结垢物为NaOH[2]。分析结垢原因有以下2点。

2.1 电解输送的氢气中携带的凝液内含有碱液

氢气从电解工序到盐酸合成炉灯头时未能充分除去含碱的水分。氢气中水分内存在微量杂质[3]。在温度达到一定值后氢气内的水分蒸发，杂质析出，长期运行后越积越多，造成结垢，堵塞灯头。

由此可推断出氢气在水洗过程中水洗不充分，导致氢气中含碱分过高。经过排查，发现氢气洗涤塔液体分布器液体分流时存在偏流现象，造成部分氢气没有经过水洗直接进行压缩送往氯化氢合成工序，导致了合成炉氢气压力波动、灯头火焰偏火等情况的发生，给合成炉平稳运行和安全生产带来极大的隐患。从2012年开车至2015年5月，盐酸合成炉在运行过程中经常出现灯头偏火和氢气压力波动频繁等情况。

2.2 洗涤塔存在偏流情况

测量洗涤液泵出口流量、洗涤液碱含量等数据，对比发现：氢气洗涤塔碱洗效果不好。拆开洗涤塔上部人孔盖，发现其液体进口管线设计不合理。启动氢气洗涤液泵观看液体流向分布，发现液体出口处溢流量较大，而远端则溢流量较小，导致氢气洗涤效果不好，使部分氢气没有经过洗涤直接流向下游装置。

为降低和避免合成炉灯头偏火及氢气压力波动和阻火器堵塞等情况发生，决定改造洗涤塔内部的溢流管和分布器[4]。

3 改造措施

3.1 改造前洗涤塔内部分布器的设计缺陷

改造前氢气洗涤塔内部分布器结构如图2所示。

由图2可见，改造前氢气洗涤塔内部分布器结构有2个缺陷：①洗涤塔进液管线较短，只向内伸进260 mm，分流槽长度 2 200 mm；②分流槽内部没有安装液体缓存槽，导致液体直接喷淋在分布器内，造成进液口处液体流量较大，远处则较小，水流不均匀。

图2 改造前洗涤塔内部分布器结构

3.2 洗涤塔内部分布器改造措施

改造后洗涤塔内部分布器结构简图如图3所示。

图3 改造后洗涤塔内部分布器结构

由图3可见，改造措施有2处。

(1)延长进液管长度，将出液口延长至洗涤塔分流槽中间部位，即1 100 mm处。

(2)在分流槽内加装1根长度2 000 mm、Φ219的碳钢管线，并在管线上开Φ20的圆孔，管线的横截面积，即钢管截面积计算公式为：

S=π(R2-r2)。

圆半径为：219÷3.14÷2=34.87 (mm)。

则孔的个数为：

3.14×(34.87×34.87)=3 817.97 (mm)；

3 817.97÷20≈190(个)。

在管线上开190个Φ20的圆孔减缓水流压力速度，使水均匀地流至液体分布器内。

4 改造后效果评估

改造前后氢气洗涤液含碱量分析数据如表1所示。

表1 改造前后氢气洗涤液含碱量

改造后，取氢气洗涤液分析含碱量，发现洗涤液中含碱量从改造前的0.17 g/L增加到0.42 g/L，提高了1.5倍，充分提高了氢气洗涤塔水洗效果，从而降低了氯化氢合成炉因氢气含碱量过多导致合成炉出现氢气压力波动、灯头火焰偏火等造成的系统降量检修的频次，延长了合成炉的运行周期。

5 结语

通过对氢气洗涤塔进行改造，将氢气中的碱分更多地截留在氢气处理阶段，改善了送入合成炉的氢气纯度，降低了灯头堵塞的频率，减少了因停炉造成的碱产量损失、检维修费用，确保了合成炉的平稳安全运行。

[1] 章斯淇.中国氯碱新技术的研究与应用[J].氯碱工业，2016，52，(9)：1-13.

[2] 程殿彬，陈伯森，施孝奎.离子膜法制碱生产技术[M].北京：化学工业出版社，1998：165.

[3] 谢丹丹，郭新忠，许书明.气相色谱仪法分析氯气中氢气、氧气和二氧化碳的含量[J].氯碱工业，2015，51(12)：40-42.

[4] 尹聪，甄兴源.烧碱系统运行中氯气和氢气压力的控制[J].氯碱工业，2014，54(3)：21-24.

[编辑：蔡春艳]

Remodeling of internal distributor overflow pipe of hydrogen scrubber

XURujun,SONGZhixin

(Xinjiang Zhongtai Chemical (Group) Co., Ltd., Urumqi 830009, China)

hydrogen gas; scrubber; distributor; liquid overflow pipe; optimization

The causes of poor washing effect of hydrogen scrubber were analyzed. Improvement measures were put forward to ensure the purity of hydrogen gas fed to hydrogen chloride synthetic furnace.

*[作者简介] 许如军(1984—)，男，助理工程师，2005年进入新疆中泰化学(集团)股份有限公司工作。2012年参与新疆中泰化学(集团)股份有限公司阜康能源有限公司第1期80万t/a聚氯乙烯树脂、60万t/a离子膜烧碱循环经济项目建设，2011年至今在电解车间从事设备管理工作。

2016-07-09，宋志新

TQ028.2

B

1008-133X(2017)01-0026-03