2004年, 新疆天业化工有限公司电石法聚氯乙烯仅有20万t/a装置, 2009 年又陆续上120 万t/a生产装置.目前, 新疆天业具有140万t/a聚氯乙烯树脂, 100万t/a离子膜法烧碱.随着生产规模的扩大和公司对控制成本的要求, 硫酸单耗成为公司节能降耗的主要措施.因此氯气干燥在生产中显得尤为重要, 酸耗过低会导致氯含水过高不但影响到后续工段的使用, 而且会对氯压机及管道造成腐蚀, 影响其使用寿命, 对正常生产造成影响.酸耗高则达不到节能降耗要求, 所以公司采取了一系列措施降低酸耗, 达到了节能降本、创造了经济效益的目的.
1 近年来硫酸酸耗使用情况
本岗位采用的“泡罩-填料三合一”方式工艺, 所使用的浓硫酸 (98%) 由厂外拉来, 由浓硫酸泵将浓硫酸打入硫酸储槽.在使用时浓硫酸从储槽下方抽出后经过滤器除去杂质, 由计量泵打出经板式换热器降温后进入泡罩塔顶层塔板喷淋至下而上的氯气逆流接触吸水, 当泡罩塔塔釜中的液位过高时通过溢流管溢流至二段填料塔.二段填料塔中95%左右的硫酸用泵打出经过冷却器后从塔顶喷淋而下与至下而上的氯气逆流接触吸水, 当二段填料的液位过高时通过溢流管溢流至一段填料塔, 一段填料塔中的硫酸用泵打出后经冷却器降温后从塔顶喷淋而下与从冷却段出来经湿氯气过滤器过滤后的洁净湿氯气逆流接触吸收其中的水分, 当硫酸浓度下降至70-76%时, 通过自控阀打到废酸储槽存放并出售。
通过对我公司氯气干燥系统中所消耗的硫酸单耗的统计分析, 其单耗略超过公司所规定的单耗值, 为了控制硫酸单耗在公司要求的指标范围内, 做好节能降耗.近年来部门及班组经过不断的技术改进和严格的工艺控制, 最终将硫酸酸耗控制在10kg/TCL2以内。
2 影响浓硫酸单耗的因素
当前各氯碱厂都对氯气干燥非常重视, 当使用浓硫酸作为干燥剂的时候干燥效果高, 操作弹性大, 系统稳定性强.在氯气干燥过程中, 浓硫酸的消耗量主要由以下几点, 想要控制好浓硫酸的消耗首先要控制好这些指标。
2.1 氯气中的含水量及进一段填料塔湿氯气温度
氯气冷却后温度太高或太低都对氯气后续处理带来负面影响.如氯气未经冷却脱水降温, 温度高超标, 即高于15℃甚至高达20℃以上, 进入硫酸干燥塔造成塔温升高、耗用硫酸增多, 硫酸吸水放热, 导致塑料塔板及塔身变形而无法正常生产.如冷却后温度过低低于9.6℃会生成Cl2·8H2O结晶而导致管道堵塞.所以冷却后的氯气温度一般控制在11~15℃为宜, 这样有利于提高干燥效率, 降低硫酸消耗。
由表2-1 可知, 当控制进泡罩塔浓硫酸浓度98%, 出一段填料塔稀硫酸浓度70%时, 进一段填料塔湿氯气温度越高, 含水量越大, 则浓硫酸的酸耗越高.因此我们建立了严格的控制指标和测量频次, 将氯气温度控制在11±0.5℃范围内, 使酸耗的降低得到了保证。
2.2 进泡罩塔浓硫酸浓度和出一段填料塔稀硫酸浓度
浓硫酸在吸水过程中浓度逐渐降低, 为保证其吸水效率, 当浓度降低到一定范围时排出.假如出塔浓度控制过高, 虽然吸水效果较好, 但浓硫酸的消耗量增加;如果出塔浓度控制较低其吸水效果比较差, 而达不到干燥的目的, 致使氯气含水指标≤200ppm超标.所以对进厂浓硫酸严格执行检验制度, 保证每车浓度都在98%;出一段填料塔稀硫酸浓度控制在70%~76%。
由表2-2 可知, 当进泡罩塔浓硫酸浓度98%, 氯气温度控制在11℃时, 出一段填料塔稀硫酸浓度越低, 则硫酸酸耗越低.通过稀硫酸自控阀的控制, 我们严格执行操作规程, 将排出的稀硫酸浓度控制在70%.在保证氯含水指标合格的前提下本着绝不浪费原则控制酸耗。
2.3 硫酸酸温过高, 脱水性差
硫酸吸水最佳温度12~180C, 进塔硫酸温度越高, 硫酸液面上的水蒸气分压越大, 不仅硫酸消耗大而且脱水性差, 不能充分吸收氯气中夹带的水蒸气。
夏季的硫酸单耗要高于冬季的硫酸单耗, 一个重要原因是进泡罩塔的硫酸温度过高, 虽然在进泡罩塔时加了换热器, 但由于管线过长, 在实际生产中进泡罩塔的温度一直都在200C, 为了进一步控制硫酸温度, 我们采取二次降温, 给硫酸罐冬天伴热管线里面通入70C的水, 这样进泡罩塔的温度最终控制在130C左右.彻底解决了夏季酸温过高影响酸耗的因素, 降低了硫酸单耗.
2.4 进泡罩塔浓硫酸计量的控制
在使用计量泵将98%浓酸加入泡罩塔最上层塔板时, 起初由于米顿罗计量泵 (上海汉盛) 出口单向阀内钢珠出现质量问题, 磨损严重, 造成不上酸, 并且震动极大, 与厂方联系后更换新的单向阀.最后又安装一台新计量泵 (杭州德铂姆) , 出口单向阀内采用陶瓷珠, 情况明显好转, 后来又因硫酸计量泵前过滤器器损坏造成单向阀经常堵, 维修频繁, 稀酸酸浓度不能及时控制, 酸耗长期居高不下, 目前使用情况正常。
3 结语
从我厂实际操作来看, 我们曾将每组数据在各个指标内进行了长时间运行实验, 最终将浓硫酸酸耗控制在10kg/TCL2以下。
产生的经济效益, 同行业年均消耗硫酸为15 kg/TCL2计, 而我公司年均消耗硫酸为10 kg/TCL2, 以年产18 万吨烧碱, 每吨浓硫酸价格为350元算, 每年节约费用为:
180000*71/80* (15-10) *350=28万元
氯气干燥是生产中相当重要的一环, 我们在生产中应当注意观察, 在保证氯含水在200ppm以下时调节酸耗, 不要一味的为了控制酸耗而提高氯含水这样就得不偿失。
摘要：讲述了电石法聚氯乙烯装置生产中浓硫酸在氯气干燥中系统中的应用, 分析了氯气干燥中的硫酸单耗的主要影响因素, 提出了解决措施, 最终将浓硫酸消耗控制到10 kg/TCL2以下, 达到节能降耗的目的。
关键词：氯气干燥,浓硫酸,硫酸单耗
参考文献
[1] 《氯碱工业生产技术》.化工部化工司, 1985年.
[2] 《氯碱工业理化常数手册》 (修订版) 北京石油化工工程公司编化工出版社出版.
[3] 《化工产品技术手册》无机化工原料分册.化工部科技情报研究所, 1983年11月.