氯碱行业尾气提氢装置的应用

夏优美

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

1 技术方案提出的背景

化工行业一直是污染的重点行业，在氯碱行业里有大量的尾气排放，严重的污染环境，国家对尾气中污染物排放有严格的限制要求。在氯化氢合成过程中氯气、氢气按1∶1.05配比，氢气过量，用水吸收氯化氢生产盐酸过程中，尾气中还有少量氯化氢未被完全吸收。尾气中含有大量的氢气、氯化氢和氯气等气体，这些气体进入大气污染环境，人们经过测试，发现工厂附近的雨水和空气呈酸性，污染环境，破坏农作物，因此提出尾气提氢装置改善尾气的排放，并在实际中应用推广。

氯碱厂中氯化氢的生产与使用过程产生含氯废气，使用氯作原料的农药厂、塑料厂、橡胶厂以及湿法冶金厂、净水厂、纺织厂等工业都会排放氯气。氯气是一种化学性质活泼的氧化剂，常用于水处理的消毒剂和漂白剂。氯气溶于水后，会生成盐酸和次氯酸。氯气排放到空气中会引起中毒，属于甲类生产危险的物质[1]。

氯碱厂中氯化氢的生产与使用过程排出氯化氢气体，排放到空气中引起环境污染和空气污染，与空气中的水蒸气结合生成酸溶液。，盐酸是重要的化工原料，常用来制备金属氯化物，同时在皮革行业、食品行业及电镀、搪瓷、医药、轧钢等行业也得到广泛的应用。而且盐酸也是氯碱厂的重要产品。

氯碱厂中氯化氢的生产与使用过程会排出剩余氢气，排放到大气浪费资源，回收这部分氢气能达到节能减排的目的。二期氢气作为原料回收循环利用，循环经济。氢气水域甲类气体，遇到明火易产生爆炸[2]。

原氯碱厂的尾气经吸收后，多采用水环真空泵夹带入地下水管道进行处理，这种方法虽然简单，但是既不利于环境保护，而且废水处理困难，所以对原来的尾气处理方法进行改造，提出新的方案[3]。

2 尾气提氢装置的原理

本装置尾气处理系统主要采用吸收中和法。

水洗塔中主要是水吸收氯化氢，此外氯气在水中微量溶解。发生的反应方程式是：Cl2+H2O=HCl+HClO，此反应为可逆反应，放出的热可以被水溶液带走，自然降温，不用增加降温装置。

碱洗塔中主要是酸碱中和反应。发生的主要反应方程式为：

上述反应放出的热被碱溶液带走，自然降温，不会增加降温装置和费用。

3 尾气提氢装置概况

3.1 尾气提氢装置工艺流程

尾气提氢装置是在原40万t/a烧碱生产能力的基础上改造装置的尾气排放系统。本技术方案主要包括水洗塔和碱洗塔两套吸收装置，并配有相应管线和仪表控制系统，有效吸收了排放尾气中的氯化氢等酸性气体，并实现零排放，副产物稀盐酸回收利用，主产物氢气进入压缩机加压后循环利用。尾气提氢装置流程见图1。

图1

3.2 尾气提氢装置工艺流程简述

原烧碱厂盐酸合成工序由6套合成炉组成，氯化氢合成的尾气（含有氢气80%，氯气8%，氯化氢8%等，其他气体4%，此数据以实测为准），来自合成工序的冷凝器（一般6台），间断的产生含氢气和氯化氢等酸性气体的尾气，改造原来的水环真空泵放空管道，加一个等径三通接入本装置，废气首先进入水洗塔，气体从下面进入与上部分布器喷洒的水逆流，气液接触，水吸收气体中的氯化氢和部分氯气等，氯化氢溶液尾气洗涤泵打入稀盐酸储罐储存，剩余的尾气进入碱洗塔，从碱洗塔下部进入，碱液从上部分布器喷洒而下，逆流接触吸收剩余的氯化氢和氯气，生成的碱溶液用碱洗泵抽走进入外管，水洗塔和碱洗塔通过洗涤、冷凝、吸收、溶解，大量的氯化氢被吸收液相从水洗塔底流出，最后氢气从碱洗塔塔顶流出，本装置中的水洗塔和碱洗塔都配有液体分布器，能够保证液体分布均匀，除去尾气中的氯化氢等酸性气体，并配有在线和就地的液位、温度、压力等仪表控制装置，此外，水洗塔和碱洗塔的气体出口都配有取样点，用于分析气体的成分。本装置尾气实现零排放，水洗塔吸收的氯化氢废液进入稀盐酸储罐供出售或使用，氢气提纯后经压缩机加压后送至合成工序循环使用[4]。

3.3 尾气提氢装置产品

3.3.1 氢气

经提纯吸收后氢气已经达到了原料的纯度要求，可以经过压缩机加压后返回合成工序，循环使用。

3.3.2 氯化氢溶液

水洗塔的水吸收来的氯化氢和氯气形成稀盐酸，进入稀盐酸储罐储存，也是氯碱工厂的产品。

3.3.3 氯化钠溶液

碱洗塔来塔底形成碱溶液，进入外管。

3.4 尾气提氢装置优点

本装置有五大优点：

1）本装置投资低，占地面积小，运行成本低；2）能够实现着尾气中氯化氢和氯气的脱除，废液可以经过加工处理得到稀盐酸，再利用，也可以做产品；3）装置采用分布器，增大了吸收面积，减小气液传质阻力；4）尾气中的氢气经过吸收提纯后经过加压，可以循环利用；5）此装置采用间歇操作，电能和水资源的消耗少，节约能源；6）减少了尾气进入地下水造成污水难处理，达到环保的目的。

4 结束语

化工行业尾气排放一直是环境污染的罪魁祸首，尾气提氢装置是由我公司提出的对这氯碱工业合成工序排放的含氯尾气的系统改造，能够达到节能减排的目的，循环经济，安全环保，而且，尾气提氢装置已经在河北盛华化工有限公司、山东德州实华化工有限公司、河南昊华宇航化工股份有限责任公司等地的大型氯碱厂推广应用。