优化乙炔清净及VCM混合脱水工艺降低硫酸消耗

第４期　中国氯碱　Ｎｏ．４　２０１７年４月　Ｃｈｉｎａ　Ｃｈｌｏｒ—Ａｌｋａｌｉ　Ａｐｒ．，２０１７　３９　优化乙炔清净及ＶＣＭ混合脱水工艺　降低硫酸消耗　邹成磊，章景嵩　（安徽华塑股份有限公司，安徽滁州２３３２９０）　摘　要：介绍了乙炔浓硫酸清净和ＶＣＭ混合脱水＋硫酸干燥工艺以及优化后的生产工艺．通过工艺优　化改造，降低了硫酸消耗。　关键词：乙炔浓硫酸清净：混合冷冻脱水　中图分类号：ＴＱ０５１．８＋９２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００９—１７８５（２０１７）０４—００３９—０２　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｃｅｔｙｌｅｎｅ　ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ＶＣＭ　ｍｉｘｅｄ　ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｓｕｌｆｕｒｉｃ　ａｃｉｄ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ＺＯＵＣｈｅｎｇ－ｌｅｉ，ＺＨＡＮＧＪｉｎｇ－ｓｏｎｇ　（Ａｎｈｕｉ　Ｈｕａｓｕ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｕｚｈｏｕ　２３３２９０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ａｃｅｔｙｌｅｎｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ　ｓｕｌｆｕｒｉｃ　ａｃｉｄ　ａｎｄ　ＶＣＭ　ｍｉｘｅｄ　ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＋ｓｕｌｆｕｒｉｃ　ａｃｉｄ　ｄｒｙｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｃｅｔｙｌｅｎｅ　ｐｕｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｂｙ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ　ｓｕｌｆｕｒｉｃ　ａｃｉｄ；ｍｉｘｅｄ　ｆｒｅｅｚｅ　ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ　安徽华塑股份有限公司（以下简称华塑公司）　性，氧化脱除乙炔气中的Ｈ：Ｓ、ＰＨ　等杂质气体，制得　４６万ｔ／ａ聚氯乙烯装置共有２条生产线，每条生产线　纯度大于９８．５％的精乙炔气。　的设计产能为２３万ｔ／ａ。设计时乙炔清净采用浓硫酸　３Ｈ２Ｓ＋Ｈ２Ｓ０　Ｈ２０＋４Ｓ　清净和碱洗中和工艺。ＶＣＭ混合脱水采用乙炔和氯　Ｈ２Ｓ＋Ｈ２Ｓ０４—　Ｓ＋２Ｈ２Ｏ＋ＳＯ２　Ｔ（少量）　化氢混合气冷冻＋浓硫酸干燥脱水工艺。生产运行　Ｓ０２＋２Ｈ２Ｓ—｝３Ｓ＋２Ｈ２Ｏ　过程中，ＶＣＭ混合脱水装置运行中出现混合脱水　Ｈ３Ｐ＋４Ｈ２Ｓ０４—÷Ｈ３ＰＯ４＋４Ｈ２０＋４Ｓ０２　Ｔ　效果差、浓硫酸消耗高、产生的废酸难以处理等问　Ｈ２ＳＯ　＋２ＮａＯＨ—＇Ｎａ２ＳＯ４＋２Ｈ２０　题，生产难以维持。华塑公司结合实际生产工艺状　Ｈ３ＰＯ４＋３ＮａＯＨ—＋Ｎ　３ＰＯ４＋３Ｈ２０　况，对乙炔清净和ＶＣＭ混合脱水生产工艺进行了　Ｓ０２＋２ＮａＯＨ—＋Ｎ　２ＳＯ３＋Ｈ２Ｏ　分析，于２０１５年３月将乙炔和ＨＣ１混合脱水改造　（２）乙炔浓硫酸清净工艺　为乙炔和氯化氢单独脱水工艺。　来自乙炔发生岗位的粗乙炔气经水洗塔进行降　１　乙炔浓硫酸清净、ＶＣＭ混合脱水＋硫酸干　温冷却后，送人压缩岗位进行加压，加压后的粗乙炔　燥工艺　进入预碱洗塔和水洗二塔经５℃冷冻水再次冷却　１．１　乙炔浓硫酸清净工艺　到≤１Ｏ　ｃＩ＝，进入浓硫酸清净塔，与浓硫酸直接接触，　（１）乙炔浓硫酸清净原理　除去粗乙炔气带来的硫化氢、磷化氢等杂质，再经中　浓硫酸乙炔清净技术充分利用乙炔的强氧化　和塔使粗乙炔气与碱液接触，除去乙炔气中的酸性　中国氯碱　２０１７年第４期　物质。制得精乙炔气送至氯乙烯装置使用。　１．２　ＶＣＭ混合气深冷脱水＋硫酸干燥工艺　（１）混合气深冷脱水＋硫酸干燥工艺原理　混合气深冷脱水工艺是目前国内氯乙烯生产常　用的除水工艺，即将乙炔和氯化氢气体混合后，采　用一３５℃冷冻盐水深度冷却降温，形成４０％左右的　盐酸酸雾脱除。混合气体的含水量取决于冷冻温度　下的４０％盐酸溶液上的蒸汽分压见表１。　表１蒸汽分压表　温度，℃　－２０　—１７　—１４　—１０　－５　４０％酸水蒸气分　９压，Ｐａ．９　１３．１　１８．７　２６．Ｏ　３８．４　纯水水蒸气分压／Ｐａｌ２３　１６１　２０５　２６８　４０１　Ｃ２Ｈ２理论含水量／％　Ｏ．００６　５　Ｏ．００８　７　０．０１６　５　０．０２２　２　０．０２５　３　由表１可见，冷冻温度直接影响脱水效果，温度　越低，水蒸气分压越低。但温度过低，形成水化物结　晶，影响石墨冷却器传热效果及堵塞管路，故混合脱　水温度控制在（一１４￣２）ｃＣ范围为宜。从理论上分析，　脱水后气体含水量能在０．０１６％～０．０２２％，由于实际　生产中气液相均处于相对流动状态，不易达到平衡，　因此实际生产中水含量要比理论计算值高．一般脱　水后含水量在０．Ｏ５％左右。　混合气深冷脱水＋硫酸干燥工艺是在传统混合　脱水技术的基础上增加浓硫酸干燥塔进行干燥，利　用浓硫酸的强吸水性脱除原料气的水分，得到含水　体积分数约为６００ｘ１０　的混合气。　（２）混合气深冷脱水＋硫酸干燥工艺流程　乙炔装置送来的含饱和水的乙炔气经过阻火器．　进人乙炔冷却器，被壳侧的冷冻水冷却到１５℃．再进　入混合器与烧碱装置送来的氯化氢气体在混合器中　混合。混合气进入到石墨混合气冷却器中被一３５　冷　冻盐水冷却，经盐酸雾过滤器除去酸雾后进入到预　热器预热，然后，在两段硫酸干燥塔内进行干燥。干　燥后的混合气经硫酸雾过滤器，除去酸雾后混合气　经混合气预热器预热后送氯乙烯合成工序。　１．３优化后的乙炔浓硫酸清净、ＶＣＭ混合脱水工艺　（１）乙炔浓硫酸清净工艺　粗乙炔气经水洗塔降温后．送人压缩岗位进行　加压，加压后的粗乙炔进入预碱洗塔和水洗二塔经　５℃冷冻水再次冷却到≤１０℃，经水雾除雾器除水　后进入浓硫酸清净塔，与浓硫酸直接接触，除去粗乙　炔气带来的硫化氢、磷化氢等杂质，再经酸雾除雾器　除去乙炔气中的酸性物质，制得精乙炔气送至氯乙　烯装置使用。　（２）ＶＣＭ混合脱水工艺　乙炔装置精制乙炔气经过阻火器，进入混合器。　烧碱装置送来的氯化氢气体经混合气冷却器中　被一３５℃冷冻盐水冷却，然后经盐酸雾过滤器除去　酸雾后进入到预热器预热，然后进入混合器与乙炔　混合，再经混合气预热器预热后送氯乙烯合成工序。　２优化改造前工艺系统运行中存在的问题　（１）乙炔气经浓硫酸清净后通过中和塔碱液中和　除去酸性杂质的过程中，使乙炔气再次含２０　的饱　和水，加大了ＶＣＭ混合深冷脱水系统的生产负荷。　（２）乙炔装置送至ＶＣＭ混合深冷脱水系统的精　制乙炔气含水量高，与氯化氢混合后产生的废盐酸　量大，冷冻除水效果差，硫酸干燥塔浓硫酸消耗高达　８０　ｋ　ｔ　ＶＣＭ，远远超出设计指标２０　ｋｇ／ｔ　ＶＣＭ。　（３）硫酸干燥使用的硫酸与乙炔和氯化氢的｝昆合　气接触，产生的废酸带有炭化物等杂质呈黑色，且废　酸中溶解大量的氯化氢．在废酸装车及废酸处理过　程中，现场酸雾较大，气味难闻，对现场设备腐蚀及　操作人员的身体健康造成极大的影响。　（４）乙炔清净和硫酸干燥过程中产生的含有炭　化物等杂质的废酸，在运行过程中，容易堵塞设备塔　盘及管道．给生产带来极大的安全隐患，影响生产的　稳定。　（５）乙炔清净和ＶＣＭ混合气硫酸干燥过程中产　生的废酸量大，销售和回收利用处理难度大。　３优化改造后的工艺特点　（１）优化后的乙炔清净工艺在硫酸清净塔前增　加了水雾除雾器，提高了乙炔气的除水效果。降低了　乙炔清净的硫酸消耗。　（２）通过工艺优化，取消了乙炔清净工艺中的中　和塔，增加酸雾过滤器，避免了乙炔气经过硫酸清净　后再次通过碱液使乙炔气含水量增加．使送ＶＣＭ　装置的精制乙炔气中含水量由２０℃时的饱和水降　为２００￣１０　以下（正常控制露点一３５　ｑｃ以下）。　（３）送至ＶＣＭ装置的精制乙炔含水量在２００￣１０　以下，已经达到含水控制要求，因此，ＶＣＭ混合脱水　系统只需要对氯化氢进行单独除水，大大降低了ＶＣＭ　深冷脱水的生产负荷，提高了氯化氢的除水效果。　（４）优化改造后，取消乙炔硫酸清净工艺的中和　塔和混合气硫酸干燥系统，系统阻力明显降低，同时　浓硫酸消耗由８０　ｋｇ／ｔ　ＶＣＭ降至２５　ｋｇ／ｔ　ＶＣＭ以下，　废酸产生量明显降低。　（下转第４６页）　中国氯碱　２０１７年第４期　换．解决了转毂筒体热变形焊口裂开、转毂凹凸不　平使刮刀不能完全贴合造成成品碱夹带大块碱等　问题。更换片碱机弧形锅，加装弧形锅电伴热，在投　碱前７　ｈ升温预热，使弧形锅温度达到３５０　ｑｃ，减轻　保障包装系统生产稳定，拆除原有的２台全自动　包装机。将１台片碱机对应１台全自动包装机设　计改为１台片碱机对应２台半自动包装机。半自　动包装机采用国内广泛使用的哈博实包装机。在　进碱时温差造成的热应力。延长设备使用寿命。　同时，针对原设计使用循环水冷却片碱机，水　结垢导致片碱机喷嘴堵塞，使冷却水不能均匀的　分布到转毂表面，影响结片效果的问题。对片碱机　生产中定期对备用包装机及时清理清洗校验，当　１＃包装机出现故障时，迅速切换至２＃包装机，保　证生产稳定。避免原设计中因单台包装机故障导致　固碱系统降量甚至停车问题，保证了生产系统稳定。　冷却系统进行改造，一方面对转毂筒体内喷嘴进　行合理分布改造，使喷射角度水量更加合理；另一　方面，采用脱盐水代替循环水进行冷却，循环水通　过板式换热器冷却脱盐水。避免了因水结垢堵塞　片碱机喷嘴　３．３包装机改造　４改造总结　改造施工由重庆博张机电设备有限公司整体承　包于２０１４年４月开始施工，月底竣工，５月５日一　次开车成功，在运行的近３年时间里装置生产稳定，　故障率大幅降低，保证了稳定生产。　根据ＨＧ／ｒｒ　３６８８—２０１０高品质片状氢氧化钾行　业标准划分。改造前产品及改造后产品指标见表２。　经过考察国内外片碱包装机，发现片碱自动包　装稳定运行技术属于难以克服的世界性难题，为了　工艺改造完成后。产品能耗降低，煤耗下降０．１　３　ｔ／ｔ；　表２产品改造前后指标　产品质量显著提高，优等品合格率增加４．６％，一级　品率增加ｌ２．５％。年开工率增加３８．８％。　靠的设备质量的同时，又在不降低装置整体性能的　前提下最大限度地采用原装置配套设备。既引进了　先进的技术和装备，又控制了投资，近三年稳定运行　的事实证明．该装固碱装置进行整体改造工作是成　盐湖化工公司此次固碱装置进行整体改造工　作，最大程度利用原装置闪蒸器、熔盐系统、片碱机　框架等设备。在引进方式实施该项目过程中，在注重　引进重庆博张机电设备有限公司先进工艺技术及可　功的，值得借鉴。　收稿日期：２０１７—０１一Ｏ８　｛・｝｝｝壬｝＋｝＊　．｝｛－｝｛・｝＿＊＊＊　（上接第４０页）　计算，全年可节约成本约２６９．５万元。　４．２环境效益分析　４工艺优化改造后的效益分析　４．１　经济效益分析　ＶＣＭ混合气＋硫酸干燥系统运行过程中产生的　废硫酸中溶解了大量的氯化氢气体，在废硫酸装车　和处理过程中，少量氯化氢释放到大气中，一方面污　染现场环境，腐蚀设备，另一方面危害现场操作人员　（１）９８％硫酸消耗。改造前硫酸消耗８０　ｋｇ／ｔ　ＶＣＭ，改造后硫酸消耗２５　ｋｇ／ｔ　ＶＣＭ．按４０万ｔ／ａ　ＶＣＭ计算，全年节约９８％硫酸约２２　０００　ｔ。９８％硫酸　单价按３００元／ｔ计算，全年节约成本约６６０万元。　（２）３２％烧碱消耗。改造前乙炔清净３２％烧碱消　耗约８　ｋｇ／ｔ　ＶＣＭ，改造后取消中和塔，无需使用３２％　烧碱。按４Ｏ万ｔ／ａ　ＶＣＭ计算，全年节约３２％烧碱约　的身体健康。通过系统优化改造，取消混合气硫酸干　燥，避免了含氯化氢气体的废硫酸产生，有效的改善　了现场的操作环境，避免了对操作人员身体健康的　影响。　３　２００　ｔ。３２％烧碱单价按５００元／ｔ计算，全年可节约　成本１６０万元　通过此项工艺系统的优化改造，乙炔清净和　ＶＣＭ混合脱水工艺得到进一步的优化。大大降低了　浓硫酸消耗，改善了现场的生产环境，取得了良好的　经济效益和环境效益。　收稿日期．２０１６－１１—１１　（３）废硫酸产生量降低。因９８％硫酸单耗降低　５５　ｋｇ／ｔ　ＶＣＭ，按４Ｏ万６ａ　ＶＣＭ计算，全年可减少产　生８０％废硫酸２６　９５０　ｔ。废酸处理费用按１００元／ｔ