氯气处理技术现状及发展趋势
改革开放30年来,中国经济不断发展,已经成为氯碱生产大国,但从国内氯碱行业的技术装备来看,我国与发达国家的差距比较明显,还不是氯碱强国。在氯气处理技术方面,国内装置普遍存在规模偏小、技术含量较低和设备材料档次不高等状况,整个装置运行波动大、氯气质量不稳定、安全隐患多。 1 国内氯气处理技术的现状 1.1 普遍不采用氯气洗涤技术 在国外无论是隔膜法烧碱还是离子膜法烧碱装置,普遍采用氯气洗涤技术,并且装置普遍大型化;而在国内只有少数大中型企业采用该项技术。其主要原因是:①电解槽产生的湿氯气温度高达85℃以上,湿氯气中含有的水分质量分数高达0.4%以上,它对普通钢材的腐蚀性极强,而氯气洗涤塔及管道必须选用“特种材料”;②装置投资比较大,小型氯碱企业难以承受。 1.2 湿氯除雾技术易被忽视 ’一直以来,湿氯除雾技术就像一根“盲肠”,被多数企业所忽视。他们认为该装置“可有可无”,效果不大;而且设备投资额比较大,不经济。 1.3 氯气干燥工艺参差不齐 氯气干燥是降低氯气中水分最关键的一个环节。国内氯碱企业在这一环节差别{zd0},塔的设计与选择也不尽相同,氯气除水效果更是参差不齐。技术先进的大型氯碱装置氯中含水质量分数可达到0.002 5%以下,{zxj}的数据甚至低于0.001%,而多数企业在0.01%-0.02%之间,技术水平落后的装置氯中水质量分数甚至高达0.03%。 1.4 氯气压缩技术发展迅猛 20世纪90年代之前,国内氯气压缩工艺普遍采用的Ⅱ、Ⅲ型氯气泵能耗高,效率低下,故障多。大型氯气压缩机只被极少数大厂采用。 1.5 硫酸雾分离技术 目前国内氯碱企业在去除氯气中夹带的硫酸雾滴时普遍采用含氟硅油玻璃纤维除雾器,其选型、设计也不合理,难以彻底地截留去除干氯气中的H2SO4雾滴,造成后续设备与管道中硫酸渣较多,腐蚀严重。 2 部分氯气处理技术研究 2.1 氯气循环洗涤技术的应用 氯气循环洗涤技术是高级的氯气降温、除盐、除水和除杂质技术,在国外被广泛采用。该技术的核心是氯气洗涤塔。由于是采用氯水作为循环介质来循环洗涤高温氯气,其对设备、管道的材质要求非常高,因此在10多年以前,由于受到材料的制约,只有少数大型氯碱企业采用该项技术。随着近些年新材料的不断涌现,该项技术被广泛应用,关键设备氯气洗涤塔普遍为钛、增强玻璃钢或钢衬胶材料,氯气冷却器和循环泵采用钛材。浙江巨化股份有限公司电化厂(以下简称“巨化电化厂”)在13万t/a隔膜烧碱装置中氯气洗涤塔、冷却器和循环泵选用钛制设备,运行稳定,10多年来无泄漏;在33万t/a离子膜烧碱三期装置上则选用了玻璃钢氯气洗涤塔和管道,造价低,同样取得了明显的效果,湿氯气的温度从85吧降到35 t左右,氯气中盐分和水分含量大幅度降低。 2.2湿氯除雾技术 经过洗涤冷却的氯气中的水分以细小雾滴的形式存在,如何去除这些小雾滴决定了氯气干燥工序的消耗,国内多数企业忽视这一点,造成氯气干燥工序硫酸消耗上升。笔者认为采用该技术非常有必要,这是干燥工序的“前奏”,对降低消耗非常重要。上海氯碱化工股份有限公司、巨化电化厂等大型氯碱装置均成功运用了湿氯除雾技术。 2.3 氯气干燥工艺 氯气干燥工艺基本采用98%H2S04作为干燥介质,通过填料塔或泡罩塔循环喷淋吸收氯气中的水分。目前国内选用的流程有填料塔和泡罩塔的组合,以3塔或4塔流程为主流。如天津大沽化工股份有限公司、天津渤天化工有限责任公司新系统选用2,个填料塔加1个泡罩塔的3塔干燥流程,氯中含水质量分数基本达到0.003%-0.005%;中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司氯碱厂、巨化电化厂则选用4塔流程(3个填料塔加1个泡罩塔),运行稳定,氯气中水质量分数可下降至0.001 5%-0.002 5%;有条件的企业还可选择技术更先进的一塔或二塔干燥流程,如江苏常化集团从国外引进的一塔干燥工艺技术,硫酸耗低至18-20 kg/t,氯气中水质量分数在0.004%左右。 2.4 硫酸雾分离技术研究 必须尽可能去除干燥后的氯气中夹带的大量硫酸雾滴,否则会堵塞管道与设备,后果严重。硫酸雾分离技术是解决这一问题的关键。 在结构设计中,常常忽略氯气密度大的特点,有的采用“下进上出”的不合理酸雾过滤方式,有的滤芯设计不尽合理,易造成短路或偏流;过滤介质选用普通的含氟硅油玻璃纤维棉也不合理等。这些都是造成氯中含水分高、酸雾多的原因。 根据重力理论和分级过滤原理,巨化电化厂的硫酸除雾技术选用初级过滤和二级除雾:含有大量酸雾的氯气先进人初级过滤器除硫酸渣,再由顶部进X-级除雾器,细小的硫酸雾滴沿着除雾滤芯缓慢下降,氯气由滤芯内部流动到外部。这一工艺除酸雾效果非常好;同时滤芯采用巨化电化厂特殊配方的特制纤维材料,使用寿命可达3-4年,氯气含水质量分数仅0.001 5%-0.002 0%,含酸渣质量分数0.004%。有条件的氯碱厂还可选用孟莫克除雾器,虽然价格昂贵,但其滤芯设计和除雾材料选择有独到之处,除雾能力强,使用寿命可达8年以上。 2.5 氯气压缩 近10年来,随着压缩技术的不断进步,国内氯气压缩技术呈现出“百花齐放”的态势,输气量低的氯气泵逐渐被淘汰、型压缩机(输气量1 500-2 500m3/h)、大型离心式压缩机(输气量3 700-4 500m3/h)都被国内氯碱厂广泛应用,甚至使用了输气流量大于6 000m3/h的特大型氯气压缩机,满足了不同层次氯碱企业的需求。 3 国内氯气处理技术的发展趋势 从世界{dy}烧碱生产大国演变为烧碱生产强+国,必须要在多项技术上迅猛提升,氯气处理技术将是“绕不过去”的一个重要环节。近几年跑氯事故时有发生,严重影响中国这一烧碱大国的形象,必须从以下6方面下功夫。 (1)氯气循环洗涤技术是高温湿氯气降温除杂质的xxx途径,必须大力推广,钛制氯气洗涤塔、衬胶洗涤塔或增强玻璃钢洗涤塔是{zj0}选择。 (2)采用真空脱氯技术或氯水综合利用于PVC等有机氯产品的技术是氯碱企业节能减排的一个方向。氯气二次吸收装置是确保氯碱企业安全,防止跑氯事故的一个关键。 (3)重视使用湿氯气除雾器,这是降低氯气干燥消耗和提升氯干燥运行效果的重要环节。 (4)选用填料塔加泡罩塔的3塔或4塔干燥流程是当前氯气吊燥技术的主流。江苏常化集团的一塔组合干燥工艺和山东滨化集团有限责任公司、宁波镇洋化工发展有限公司的填料加泡罩的2塔技术将代表着氯干燥先进技术的发展方向。 (5)孟莫克高效除雾滤芯具有截留阻隔微小硫酸雾滴的能力,对提高氯气质量效果明显;巨化电化厂采用初级过滤加二级除雾技术加特殊配方和材料制成的纤维滤芯,去除硫酸雾能力强,使用寿命可达3-4年,同样是除硫酸雾滴的不错选择。 (6)氯气压缩方面,小型透平机、氯气离心式压缩机是目前氯碱企业的主流机型,而输气量超过6 000m3/h的大型氯气压缩机组代表着“十一五”氯气压缩技术的发展方向。 |