氯化氢、乙炔干燥

氯化氢 乙炔混合气体干燥新工艺氯化氢 乙炔混合气体干燥新工艺 邱树锋 1 童新洋2 张石柱3 1 2 杭州中昊科技有限公司 浙江 杭州 310007 3 湖南建滔 衡阳 实业有限公司 湖南 衡阳 421002 关键词 新工艺 干燥 节能 摘 要 分析氯化氢 乙炔气体干燥的作用及对后系统的影响 介绍老干燥工艺的概况及一些建议 应用新干燥工艺后产生的效果及经济分析 前言 前言 近年来 中国的 PVC 行业发展迅猛 从 2001 2007 年短短 6 年间 产量从 310 万吨增加到 1000 万吨 是 2001 年的 3 22 倍 形成了 1500 万 吨 a 的 PVC 生产能力 已成为世界上 PVC 生辰能 力最大的国家 中国为贫油和煤资源相对丰富的 国情 PVC 生产基本以电石法为主 但不同的厂 家由于生产管理及生产工艺的差别 导致生产成 本差距 所以进行技术创新节能降耗和提高产品 收率 成为一个企业发展的根本 下面我介绍一 下湖南建滔 衡阳 实业有限公司 10 万 t a PVC 项目中新建的氯化氢 乙炔气干燥新工艺 一 干燥工序的重要性一 干燥工序的重要性 来自合成炉的氯化氢 乙炔发生器的乙炔气 体通过冷却干燥 混合后进入转化器转化 氯化 氢 乙炔干燥工序在整套系统中为必不可少的部 分 干燥效果直接影响后续转换工段的设备及能 源消耗 主要表现为以下几个方面 a 水份高低直接影响触媒使用寿命 水份过高会 导致乙炔与氯化汞生成有机络合物 覆盖在触 媒表面 降低触媒活性 b 水份过高 会导致触媒结块 使触媒接触面积 下降 降低转化器生产能力 c 转化使用原料为氯化氢与乙炔 在高水份的存 在的情况下 将形成高浓盐酸 腐蚀设备及管 道 生成氯化铁和氯化亚铁 堵塞管道 威胁 正常生产 由现在转化器下封头采用衬胶手段 来预防腐蚀就可看出 d 水份过高还易与乙炔生成对精馏 聚合有害的 乙醛 C2H2 H2O CH3 CHO 降低收率 增加后系统能源负荷 二 流程介绍二 流程介绍 1 老工艺介绍 老工艺介绍 来自外管的氯化氢气体和乙炔气体通过低温 冷却器和深冷冷却器逐步降温至 10 左右 通过 不同温度下 水的蒸汽压不同来脱除气体中水份 这种处理工艺可将气相中的水份脱除至 300ppm 左 右 分为有两种工艺路线 第一种是两种气体分 别通过冷却器冷却降温脱水 后混合进入预热器 并进入转化装置 第二种是两种气体在初步冷却 之后 先进行混合 然后进入深冷冷却器深冷脱 水 最后进入预热并进入转化装置 两种工艺路线的原理是一样的 第二种是在 第一种的改良路线 出发点基于气相中的水蒸气 分压不同 氯化氢气体中的水蒸汽分压是以盐酸 的饱和蒸汽压计算的 乙炔中的水蒸汽分压以水 的饱和蒸汽压计算的 相比较盐酸上的水蒸汽分 压较低 混合之后能凝结一部分水以盐酸形势排 出 降低后系统的深冷消耗 其实这是一个误区 因为在混合之后 气相中的水蒸汽凝结下来的水 产生的热量大部分都是给气体带走 总的热能值 并没有减少 并不能降低后系统的深冷消耗 不 过混合冷冻有一个优点 就是溶解在水中的乙炔 量减少 而溶解在水中的氯化氢量相应增加 所 作者简介 邱树锋 1982 男 助理工程师 2005 年毕业于安徽理工大学 以氯化氢富余而电石相对紧张的企业可以采用混 合冷冻方法 一些企业出现水份超标的情况 干燥效果不 理想 但温度控制在指标在合格范围之内 这里 有一因素是气相中的水蒸气被冷凝下来之后 有 一部分水并不能通过换热器管壁降至气液分离段 被分离出来 而是以水雾的状态被气相夹带到后 系统中去 导致水份超标 如果在深冷冷却器或 气体混合器后加一水雾捕集器 这对系统干燥效 果将是立竿见影的 这里推荐采用美国孟山都的 除雾元件 虽一次投资较大 但具有较好操作质 量及设备质量 能除去 99 或 3 m 以上的水雾 正常操作基本不用维护 长期使用成本还是很低 的 经此流程干燥后气相中水份控制到 300ppm 左右 进行简略经济分析 运行成本如以 10 万吨 年 PVC 计算 每小时的深冷换热量大约为 11 万 大卡 年消耗深冷部分费用为 17 万元 2 2 新工艺介绍 新工艺介绍 来自外管的氯化氢气体与乙炔气分别通过石 墨冷却器冷却至 15 进入气体混合器混合 经 过盐酸雾捕集器去除气相中的盐酸雾 然后进入 硫酸组合干燥塔 与浓硫酸逆流接触 经干燥后 气相中水份降至 100ppm 左右 后进入转化器转化 经此系统出来的混合气体温度较高 在 20 左右 对设备产生温差应力较小 气体预热器可以考虑 省去而直接进入转化器转化 此流程是根据本公司设计制造多套氯气干燥 系统 乙炔清净塔系统 根据操作原理进行构思 研究其可行性 查验有关数据并详细计算后 设 计制造了此套系统 已成功应用于建滔 衡阳 实业有限公司 10 万吨 PVC 的混合气干燥工序 08 年 3 月开车 干燥效果良好 以下为干燥装置的流程简图 此干燥系统关键设备在一组合干燥塔 此塔器 包括填料段与泡罩段的组合型塔器 以一台塔的 设计发挥了现代填料塔与泡罩塔的双重优势 具 有占 10 1 6 3 2 8 9 5 7 4 1 氯化氢来自合成 2 乙炔来自气柜 3 氯化氢冷却器 4 乙炔冷却器 5 气体混合器 6 水雾捕集器 7 硫酸组合吸收塔 8 酸雾捕集器 9 转化器 10 合成气去下一工序 地面积小 吸收效率高 操作弹性大等优点 此 塔器中填料段采用现阶段优越的气体分布器与液 体分布器 使气液相得到更好的初始分布 保证 了物相在填料层内的传质效率 为水份吸收打下 基础 气体通过初步脱水之后进入泡罩段 利用 泡罩塔板的性能 使气体在浓硫酸的泡沫层充分 接触 水份被进一步吸收 虽然泡罩塔板与其他 塔板相比 板效率并不高 但是其零漏液性 较 大的操作弹性 特别适用于大气量小吸收的工况 通过我公司长期在干燥装置 氯气干燥 氯 化氢干燥等 的应用情况进行总结 此装置操作 重点是吸收任务的分配 填料段通过大循环量低 气速来提高传质效率 保证填料段在塔器的中的 吸收任务达到 90 以上 坚决将系统中的吸收处 理段往后移 泡罩段任务是把气相的微量水份进 行吸收 为保证塔板上的气液分布均匀 塔板上 减少液面落差和浓度反混 液体流量控制较低 导致了塔板的处理能力不大 泡罩段在整套干燥 系统起把关作用 而填料段是干燥系统中的核心 一台优秀的塔器 如何发挥其性能也是很重要 这是一个典型设备的操作 这里就不做详述 以 上流程的亮点是具有较好的干燥效果 能将气相 中的水份降为 100ppm 为后系统的反应及消耗打 下基础 如果我们以十万吨 PVC 年进行计算 以上流 程硫酸消耗大约为 25kg h 即 2kg t 耗硫酸 动力 消耗为 30kw h 年运行成本及硫酸消耗资本大约 32 万元 触媒公司通过对触媒使用单位的调研 PVC 行业内触媒消耗一般在 1 0 1 4 kg t PVC 控制好的公司与控制差的公司相差较大 触媒消 耗如果能降下 0 2 kg t PVC 以十万吨的产量就能 省下 60 万元的触媒更换费用 水份是影响触媒消 耗的一个关键因素 其他还有转化器温度 触媒 质量等等 但从节能方向考虑 尽可能的将可控 条件控制到位 使系统运行成本降为最低 利润 最大化是一个企业最终的目的 三 总结三 总结 以上为几个工艺路线的概述 进行了简单的经济分析 提高能源利用率及降低能耗 是每个工艺员 必备