盐酸解析装置材料改进的分析

盐酸解析装置材料改进的分析

黄金，张森

石河子天域新实化工有限公司，新疆 石河子 832000

摘要：文章结合具体实例，分析了盐酸解析塔设备自投产使用之后，在运行过程中出现的问题，并针对性的提出了解决方案，经过几个月的运行证明，该解决措施运行良好，可为类似专业提供参考资料。

关键词：解析塔；密封垫；材料改进

前言

利用副产盐酸解析制取氯化氢，回用到生产装置,不但可使副产盐酸得到资源化利用，发展循环经济，而且可以有效地降低企业生产成本,提高经济效益。目前，应用比较成熟的盐酸解析工艺主要有浓盐酸常规解析、浓盐酸进一步零解析。

废酸零解析的正常运行已成为废酸利用发展面临的巨大挑战，现拟提高天域新实氯乙烯工序的盐酸零解析的运行周期及运行能力，目前正在根据现有的生产数据及生产现状，主要进行工艺研究为后续生产提供依据和保证，根据实验对比，变更工艺、申报钢衬氟管线进行替换泄漏及不合理的管线进行改造，使盐酸零解析运行更加高效、可靠，真正实现"以废治废、变废为宝"。

1  工艺流程简述

首先31%盐酸罐内的酸由31%盐酸解吸泵将31%盐酸从解吸塔的上部打入解吸塔，进入解吸塔内的盐酸经再沸器加热，盐酸在解析塔底以接近其共沸的浓度沸腾，高浓度的氯化氢蒸气在解析塔内上升，并与塔顶喷淋而下的31%盐酸进行充分的热交换，使氯化氢从31%盐酸中解析而脱出。出塔后的氯化氢气体经过一级冷凝器先用循环水冷却到40℃，去除其中大部分的水蒸气，再经过二级冷凝器用7℃水进行进一步降温脱水，除去残留的水蒸气，送回氯化氢总管作为原料气使用；分离下来的冷凝酸，经塔釜冷却器冷却后下到22%盐酸罐；22%盐酸罐内的22%稀酸，根据组合塔实际负荷（进入组合塔的过量氯化氢），通过22%酸泵泵出，控制一定的量，经22%稀酸冷却器冷却，稳定的进入组合塔，同进入组合塔的水洗酸，共同对进入的组合塔过量氯化氢进行吸收增浓。

多余的20%-24%的稀盐酸与已配置好的浓氯化钙溶液按照比例混合后进入原液配置釜，在原液配置釜中充分混合后由泵输送至破解塔上部进入破解塔，与来自破解再沸器的高温氯化氢和水蒸汽在塔内逆流传热，在塔顶得到含饱和水蒸汽的氯化氢气体，含饱和水蒸汽的氯化氢气体在经过一、二级冷却器冷却除水后得到纯度为≥98％的氯化氢气体，由管道送出界；冷却器底部产生的冷凝酸回流至原液配置釜。在破解塔底得到含微量HCL的稀氯化钙溶液通过气动阀调节进入闪蒸罐，通过压力骤变释放出饱和水蒸气，使氯化钙溶液的浓度提升，再用闪蒸再沸器进一步加热提浓得到浓氯化钙溶液，通过气动阀调节进入溢流罐循环使用。由闪蒸罐蒸发出的水蒸气经过蒸汽冷却器冷却后得到浓度≤2%的废水酸溶液，再通过废水泵送合成水洗塔循环使用。

2  装置材料使用分析：

2.1  钢衬氟管聚四氟乙烯使用温度190～250℃，允许骤冷骤热或冷热交替操作，安装到零解析系统中，经过2～3个月的使用后发现，在停车时发现，管件内部有鼓泡现象，鼓泡发生后会减小管径影响物料流动和造成泄漏，这种现象主要发生在高温时，系统停车压力下降过快或负压时，氟层厚度为3mm以下的衬氟管线上，而管径大于200mm的钢衬氟管件，衬氟厚度要求制作为10mm以上的厚度，在使用一段时间后，氟会发生径向及轴向的收缩现象，且厚度越厚、管径越大变形越厉害，导致法兰密封面由原先的平面密封变为环型的线密封，从而导致密封效果下降，这些变化均会影响零解析系统的长期运行，部分管径大于DN300的采用钢衬四氟管线，内衬四氟收缩变形严重，尤其在冬季寒冷天气更加不能适应环境。

2.2  解析塔采用1.0MPa饱和水蒸汽加热浓盐酸，塔内温度为120～140℃，操作压力为0.16～0.21MPa。填料材质的选择原设计陶瓷拉西环填料在高温氯化氢气体腐蚀下，外表面发生点蚀，慢慢粉化，壁厚由10mm，减薄到1mm左右，抗压强度变小，直至粉碎，不能满足生产需要。

2.3  解析塔经过一段时间运行，稀酸调节阀无法正常操作，稀酸管路不畅，塔液位升高，塔内压力升高，进酸不畅，发生泛塔现象，HC1产量减少，无法满足生产需要，严重的直接导致系统停车，经检查发现稀酸管道内存有大量白色粉末，致使调节阀无法正常操作，还影响流量计准确性；

2.4  解析塔密封原设计采用的是氟橡胶O型圈密封，氟橡胶与塔内高温盐酸含有的水解物发生反应，使密封圈很快蓬松变形，氟橡胶条出现断裂、老化，发生泄漏，无法起到密封作用。生产以来因塔节泄漏每月停车至少1次，严重影。

2.5  酸碱罐区输送泵机械密封经常泄露，检修发现是由于白色粉末摩擦所致，2018年一年修理各种酸输送泵25次以上，经过不断分析研究，发现是塔内陶瓷拉西环填料碎末对机封造成损坏。

3  装置材料的改进措施

3.1  为了减少鼓泡的发生，采用衬氟厚度大于6mm 的管件使用，对于法兰面收缩的问题，则采用加宽法兰密封面的作法，比如原先DN200mm的衬氟管件密封垫子的内外环尺寸分别为260mm和200mm，密封宽度为30mm宽度，现在DN200mm的衬氟管件密封垫子的内外环尺寸分别为315mm和200mm，密封宽度为75mm足足增加了一倍的宽度，增加宽度后，法兰密封面的氟强度增加后，发生形变的管件没有了。对于再沸器的液相和气相中较苛刻的地方，则采用了PFA的钢衬管线，PFA树脂相对来说是比较新的可熔融加工的氟塑料。对弯头、三通等对于模压工艺制作有难度的管件，这样由钢氟的配管安装到解析系统后，法兰密封泄漏率降低了90%以上，也没有发生因钢衬氟管线的法密封问题，而导致泄漏停车。

3.2  选用填料为石墨填料，其具有以下优点：

1）  具有高度的化学和热稳定性。除了强氧化性酸及强碱外，对大多数酸类和碱类都是稳定的，特别是含氯离子的介质，也就是说石墨填料的耐腐蚀性很强，同时其热膨胀系数小，不容易受温差应力的影响，与陶瓷、搪玻璃等耐蚀材料相比，具有很高的热稳定性及抗热冲击性。能够满足车间的工况要求。

2）  由于石墨填料内外壁很光滑，其绝对粗糙度仅是金属管的1/20～1/50，且石墨为非金属，决定了石墨跟大多数介质之间亲和力小，不会污染介质，管壁也不易结垢。石墨的密度小，质量轻。可见这种石墨填料解决了解析塔遗留问题，且塔内压力较低，不用担心石墨的脆性缺陷，在此选用石墨填料是切实可行的。

3）柔性石墨不含对人体有害的成份。与塔内填料不反应，具有耐腐蚀性。

4）塔材质为石墨，膨胀系数与塔的材质相同。

3.3  密封垫材质的选择原设计氟橡胶条在高温氯化氢气体腐蚀下，慢慢老化变形，抗压强度变小，直至粉碎，不能满足生产需要。因此重新选择了密封垫，拟选用垫片为柔性石墨垫，与其他垫片相比，柔性石墨具有以下明显的优越性：

5  结语

综上，不透性石墨是既耐腐蚀又能导热的非金属材料。酚醛树脂浸泽石墨除氧化性酸和强碱外，对大部分有机物、无机物和盐类、溶剂等均有良好的耐腐蚀性能，其导热系数比一般碳钢大2倍多，热膨胀系数小，耐温急变性能好，但机械强度较低、脆性较大。

经过对解析塔的填料和密封垫都进行了更换，改进后运转相当稳定，塔节泄露次数由原先的20次/年，下降到2次/年，换热效果明显提升，满足生产需要。同时经济效益非常可观，每年增加效益115.2万元。经过对填料塔的大修，找到了换热效果差问题，解决了堵塞管路及磨损泵件问题，大大提高了填料塔稳定性和运转周期，降低了检修频率，为公司的稳产高产做出了贡献。

参考文献

[1]邓芝强.盐酸解析工艺路线的比较. 中国氯碱  2012-09-20.

[2]马万军；王楠.盐酸解析工艺的改进. 中国氯碱  2012-03-20.