氯碱焚烧装置影响正常运行的因素及处理方法

辛加国

（中国石化齐鲁分公司氯碱厂，山东 淄博255411）

在乙烯法聚氯乙烯的生产过程中，乙烯、氯气直接氯化反应以及氯化氢、氧气和乙烯的平衡氧氯化反应生成粗二氯乙烷，精馏后的二氯乙烷经过高温裂解及精馏后得到氯乙烯。该工艺反应复杂，副反应较多，因此产生的精馏尾气和二氯乙烷高低沸物废液成分复杂。如何对其回收利用、减少环境污染成为企业环保管理的难题。

目前普遍采用压缩、冷却等物理方法处理，尾气和二氯乙烷废液引入焚烧系统焚烧，同时副产盐酸和蒸汽综合利用。

1 工艺流程

焚烧系统主要由焚烧炉、急冷换热器、石墨喷淋塔、三级盐酸吸收装置（含脱色）、SCR脱硝反应器、烟囱等静设备以及助燃风机、引风机、急冷循环泵、吸收塔循环泵等动设备组成。

从主装置产生的高沸物和低沸物通过缓冲罐后经增压泵进入焚烧炉燃烧器中部烧嘴，采用压缩空气为雾化介质，将废液雾化成雾滴后进入焚烧炉的高温段进行高温焚烧。干废气、湿废气和罐区废气通过各自的管路送入焚烧炉上不同位置的烧嘴。每个烧嘴均通过助燃风机单独配风。燃烧温度控制在1 100℃以上，燃烧产生的烟气主要成分是CO2、H2O、NOx和微量HCl、Cl2，并有大量的N2和部分过剩O2。

焚烧炉正常运行时需要燃气作为长明灯进行辅助燃烧，辅助燃料还在烘炉、升温时使用，辅助燃料通过燃料控制系统分为燃料管路和点火管路（长明灯）。

焚烧炉出来的高温烟气含有大量热能，高温烟气首先通过急冷换热器回收烟气中的大部分热量，以达到节能的目的，可产生1.0 MPa的饱和蒸汽并入公用工程的蒸汽管网。急冷换热器出口烟气温度设计为200℃，避开200～500℃二恶英再生成温度区间，尽量减少二恶英的生成。急冷换热器出来的高温烟气直接进入喷淋塔，通过喷淋使烟气继续降至100℃以下，为后续酸吸收系统吸收烟气中的氯化氢创造温度条件。通过采用先进的燃烧器和焚烧炉设计，合理配风、提高湍流度，改善传热、传质效果，提高焚烧效率等措施，全方位地进行二恶英的防治，以保证烟气中二恶英的排放浓度达标。

急冷后的烟气通过三级盐酸吸收塔将烟气中绝大部分的HCl进行吸收，经树脂脱色后产出较纯净的盐酸。通过三级盐酸吸收塔后的烟气进入碱洗塔，以保证烟气中HCl排放浓度在20 mg/m3以下，Cl2排放浓度在5 mg/m3以下。从碱洗塔出来的40℃烟气需要通过管道内置的加热机加热至200℃后进入SCR脱硝反应器，确保异常情况下外排废气氮氧化物达标排放。

2 影响正常运行的因素

（1）废气焚烧入口阻火器堵塞。来自氯乙烯装置和罐区的干湿废气夹带少量液滴，在进入焚烧炉前会逐步凝结成液体，附着在废气焚烧入口阻火器上，长期运行造成结焦堵塞，导致废气总管压力升高，进炉膛的废气量逐步降低，影响有机废气正常焚烧，需要停烧废气，并对阻火器进行清理。此时为满足有机废气全部达标排放的要求，只能开备用炉处理焚烧废气，增加了频繁开停炉等风险作业。

（2）焚烧尾气碱洗塔堵塞。碱洗塔运行一段时间后，液相分布器喷嘴存在结垢现象，填料也因结垢减少了吸附面积，影响氯化氢去除效果，同时可能造成系统憋压，产生安全隐患。在日常运行过程中，严重时会出现喷嘴严重结垢憋压导致分布器管线断裂，出现洗涤塔循环液偏流，气相短路，导致外排尾气氯化氢浓度升高，造成瞬时浓度超标，存在较大环保违法风险。系统只能进行酸洗，去除结垢盐分，缓解碱洗塔受到的影响。

（3）高低沸物雾化压缩风压力波动，影响焚烧质量。雾化配风直接影响液体物料气化裂解过程，导致液体物料焚烧不彻底，形成颗粒物进入酸回收系统，产生黑酸，烟气冒黑烟。一旦发现立即停烧废液，避免因焚烧不彻底导致黑酸产生。停止焚烧废液过程中，极易造成短期氮氧化物等污染物超标。

（4）酸洗石墨喷淋塔换热管泄漏。因长期运行或非正常操作导致石墨喷淋塔内列管损坏，造成循环水进入酸回收系统，使盐酸中钙镁离子超标。如无备用石墨换热器，重新制作将导致停车周期延长，增加液体库存，导致高库存风险，影响正常生产。无备用石墨换热器短时间内将无法停车，如遇另一套备用焚烧设施检修无法投用，后果只能是带病运行或装置全部停车。

（5）焚烧炉膛内产生金属盐类结焦。焚烧进料中因工艺、腐蚀等因素导致钠盐、铁盐等进入炉膛，金属盐在炉膛、列管内结焦导致炉压不断升高，影响焚烧炉运行周期。

3 处理方法

（1）为避免气相带料导致入口阻火器堵塞，采取的措施为：一是废气进炉前增加冷却器和分离器，回收废液，降低尾气的温度，减少环境温度的影响；二是增加双阻火器，一主一副，发现堵塞及时切出清理投用，有效避免焚烧炉频繁启停等安全风险。

（2）造成尾气洗涤塔内结垢的物质主要是碳酸钠和碳酸氢钠等盐类。通过对比碳酸钠、碳酸氢钠和氯化钠的溶解度可以看出，在操作温度20～30℃内，碳酸氢钠极易结晶。在实际运行试验中，当配制5%浓度的氢氧化钠溶液作为洗涤液时，结垢现象较轻，因此将洗涤液的配制浓度降低到5%，严格控制浓度，在洗涤液循环线上增加在线pH计，及时跟踪洗涤液pH值，低于8即外送，避免碳酸氢钠的生成，有效减少洗涤塔结垢现象。

碱洗塔设置双层填料塔，上层为水洗喷淋，下层为碱洗循环，当产生结垢堵塞现象时，下层循环降低pH值为酸洗循环，消除碳酸钠等盐分结垢，同时保证了外排尾气达标。

（3）为避免废液焚烧过程中雾化风压力波动，特别是供风设备故障导致供风管网压力低等现象，配置专门的供风系统或应急供风备用系统是十分必要的，可有效保证焚烧配风压力稳定，使液体物料焚烧更加彻底。

（4）如出现石墨喷淋塔列管泄漏，为保证装置运行和焚烧副产盐酸综合利用，可利用高纯水代替循环水对石墨喷淋塔进行降温，泄漏的纯水进入酸回收系统，不影响酸的质量，此时紧盯酸浓度，调整配酸补水的量。通过实践证明，该方法不影响正常操作，延长了焚烧设施运行时间。

（5）金属盐结焦不可避免，由于直接氯化单元产生的母液含有氯化铁、氯化钠等盐类，排入高沸物中进入焚烧炉就会影响炉膛结焦。因此稳定直接氯化单元运行，减少母液排放，可有效减少结盐对炉膛的堵塞。如母液大量产生，必要时可考虑单独外委作为危险废物委托处置。

4 改进效果

通过工艺改进，焚烧炉喷嘴结焦堵塞情况减少，尾气洗涤塔结垢现象减少，焚烧设施运行平稳，同时焚烧过程副产盐酸质量也有很大提高，基本满足厂内其他装置工艺需要。焚烧设施运行检修周期可延长2倍多。

通过对有机废气和二氯乙烷高低沸物焚烧，副产蒸汽和盐酸供厂内装置使用，从根本上消除了尾气处理不达标排放的难题，缓解了危险废物处置困境，且产生的副产物可以综合利用，有效降低企业产品的综合能耗，减少污染物排放。企业如果把清洁生产思路运用到实际生产中，通过过程控制消减污染物排放量，通过末端综合治理重新赋予污染物使用价值，最终可达到环境效益和经济效益双赢，实现企业可持续发展。