CN108525337B - 一种稀盐酸真空浓缩塔及其使用方法 - Google Patents

一种稀盐酸真空浓缩塔及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种稀盐酸真空浓缩塔及其使用方法，由下而上顺次包括盐酸沸腾蒸发段、稀盐酸汽提脱水浓缩段和废水回流吸收氯化氢段，盐酸沸腾蒸发段顶部设有再沸器沸腾盐酸混合进口，底部设有提浓酸出口；稀盐酸汽提脱水浓缩段顶部设有稀盐酸进口，稀盐酸进口下方顺次设有第一低喷淋密度液体分布器、第一填料层；废水回流吸收氯化氢段顶部设有废水回流进口，废水回流进口下方顺次设有第二低喷淋密度液体分布器、第二填料层。稀盐酸经本发明处理后被浓缩至22％以上，同时塔顶水蒸汽中氯化氢含量不大于1％；由于真空浓缩塔内不添加氯化钙或其他，所以不会存在结垢和堵塞等问题；本发明具有可靠性高、耐压性好、适应故障能力强、安装方便等优点。

Description

一种稀盐酸真空浓缩塔及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种浓缩装置，尤其是涉及一种稀盐酸真空浓缩塔及其使用方法。
背景技术
截止到2017年12月份国内聚氯乙烯总生产能力约2300万吨/年，其中采用电石原料工艺路线装置约占83％，其余是乙烯法装置。在电石法原料路线生产装置中，VCM净化回收的盐酸中由于含汞元素(氯化汞是转化为VCM的催化剂)，是不能排放的，因此VCM净化回收的盐酸均采用了盐酸解析技术，回收氯化氢循环利用，为了解决水平衡的问题，大部分的盐酸解析装置分为两部分：浓盐酸的常规解析+部分稀盐酸的深度解析(氯化钙法)，氯化钙法全解析部分主要是解析出低酸度(～1％HCL)的水返回净化组合水洗塔。当前运行的氯化钙法稀盐酸全解析部在工业化实践中存在以下几个缺点：
(1)、由于氯化钙法稀盐酸全解析装置工艺温度高(塔釜温度120℃～135℃)，再沸器使用的蒸汽压力高(≧0.6MPa(G))，导致该装置故障率高，特别是石墨再沸器。
(2)、由于高浓度氯化钙水溶液的特点，容易在再沸器孔壁处结垢，导致其传热效率下降，最终导致再沸器不能正常工作。
所以在实际工业化运行中，为了防止堵塞，提高装置的运行周期，当前企业采用了定期置换装置中的氯化钙盐酸溶液的方法，防止有害离子累积。典型的方法是氯化钙法深解析装置一季度置换***中氯化钙一次，年置换4次左右。这样做的弊端是装置必须排放含汞稀氯化钙废液，装置做不到真正的“零”排放。并且年总排放的含汞稀氯化钙废液量并不少，以典型的30万吨PVC装置为例，年排放量达到20～25吨含汞稀氯化钙废液。含汞高盐的废液需要高昂的处理费用。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种稀盐酸真空浓缩塔及其使用方法。
一种稀盐酸真空浓缩塔，所述真空浓缩塔由下而上顺次包括盐酸沸腾蒸发段、稀盐酸汽提脱水浓缩段和废水回流吸收氯化氢段，所述盐酸沸腾蒸发段顶部设有再沸器沸腾盐酸混合进口，盐酸沸腾蒸发段底部设有提浓酸出口；所述稀盐酸汽提脱水浓缩段顶部设有稀盐酸进口，所述稀盐酸进口下方设有第一低喷淋密度液体分布器，所述第一低喷淋密度液体分布器下方设有第一填料层；所述废水回流吸收氯化氢段顶部设有废水回流进口，所述废水回流进口下方设有第二低喷淋密度液体分布器，所述第二低喷淋密度液体分布器下方设有第二填料层。
作为优选，所述第一填料层、第二填料层为非金属材料板波纹填料层。
作为优选，所述真空浓缩塔顶部设有水蒸汽出口，所述废水回流进口上方设有除雾器组件。
作为优选，所述盐酸沸腾蒸发段、稀盐酸汽提脱水浓缩段和废水回流吸收氯化氢段均设有相应的人孔。
作为优选，所述盐酸沸腾蒸发段底部设有温度计口和第一液位计口，所述盐酸沸腾蒸发段中部设有第二液位计口，所述再沸器沸腾盐酸混合进口上方设有压力计口。
作为优选，所述稀盐酸进口、提浓酸出口分别与浓盐酸解析塔相连通。
作为优选，所述真空浓缩塔外壁上设有塔体外加强圈。
一种稀盐酸真空浓缩塔的使用方法，包括下述步骤：
(1)来自浓盐酸解析塔的稀盐酸计量后通过稀盐酸进口进入真空浓缩塔内，在第一低喷淋密度液体分布器上与来自真空浓缩塔上段的稀酸水回流液混合，然后通过第一低喷淋密度液体分布器均匀分布于第一填料层中，与经再沸器加热汽化的氯化氢和水蒸汽密切接触，在一定真空度条件下，相对低沸点的水蒸汽部分被汽提出稀盐酸溶液，随混合蒸汽上升至真空浓缩塔的废水回流吸收氯化氢段；
(2)上述混合蒸汽与来自真空浓缩塔外水蒸汽冷凝器冷凝后通过废水回流进口回流至真空浓缩塔上部的酸性废水密切接触，混合蒸汽中多余的氯化氢气体被吸收返回真空浓缩塔，满足工艺目标的水蒸汽和少量氯化氢通过水蒸汽出口蒸发出真空浓缩塔；
(3)真空浓缩塔中的提浓盐酸通过液位自动控制返回浓盐酸解析塔循环解析。
本发明的工作原理：
利用稀盐酸在不同压力下的恒沸物组成浓度不同的物理性质设计的，例如在常压下恒沸稀盐酸的组成是氯化氢20.24％和水79.76％；当压力降低至30KPaA时，恒沸稀盐酸的组成是氯化氢22.5％和水77.5％。这样对用常压解析得到的恒沸酸，通过减压加热汽提就可以分离出部分水，从而浓缩稀盐酸。
本发明由于盐酸的强腐蚀特性，塔体和塔内件材料分布采用不同的高耐腐蚀、高强度非金属材料如玻璃钢或PPH制造，与常用石墨制盐酸解析塔相比具有更好的机械性能，可靠性，耐压高；适应故障能力强；整塔质量轻，抗冲击性能好，安装方便；在解决了可靠性问题的同时，兼顾了经济性。
作为优选，提浓盐酸的质量浓度≥22％，塔顶水蒸汽中氯化氢含量不大于1％。
作为优选，所述第一低喷淋密度液体分布器、第二低喷淋密度液体分布器采用酚醛环氧乙烯基树脂基玻璃钢材质制造而成。强度高，耐盐酸腐蚀性能好，可靠性好。
针对现有聚氯乙烯工厂VCM净化盐酸解析装置存在的问题：稀盐酸氯化钙法全解析装置故障率高、运行周期短；有含汞稀氯化钙废液排放；以及VCM净化盐酸解析装置的特点，我们采用稀盐酸真空浓缩子***替换氯化钙法稀盐酸全解析子***，在一定真空度下改变稀盐酸恒沸浓度组成，分离出部分低酸度(～1％HCL)的水返回净化组合水洗塔，解决整个装置的水平衡。这样设计的优点是***中没有容易结垢的氯化钙溶液，***没有含汞稀氯化钙废液排放。同时稀盐酸真空浓缩子***在一定真空度下运行，稀盐酸沸点温度低，需要的加热蒸汽压力低，解决了装置的可靠性问题，满足了新工艺装置长周期连续运行的要求。本发明的稀盐酸真空浓缩塔是上述新工艺的核心设备，它依据不同压力下稀盐酸恒沸物组成不同的原理开发的，同时还解决了在低喷淋密度下的热量和质量有效传递的工艺难题。
本发明的有益效果在于：
(1)通过本发明真空浓缩塔稀盐酸被浓缩至22％以上，同时塔顶水蒸汽中氯化氢含量不大于1％；
(2)由于真空浓缩塔内不添加氯化钙或其他，所以不会存在结垢和堵塞等问题；
(3)本发明具有可靠性高、耐压性好、适应故障能力强、安装方便等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明所要保护的范围并不限于此。
参照图1，一种稀盐酸真空浓缩塔，所述真空浓缩塔由下而上顺次包括盐酸沸腾蒸发段1、稀盐酸汽提脱水浓缩段2和废水回流吸收氯化氢段3，所述盐酸沸腾蒸发段1顶部设有再沸器沸腾盐酸混合进口4，盐酸沸腾蒸发段1底部设有提浓酸出口5；所述稀盐酸汽提脱水浓缩段2顶部设有稀盐酸进口6，所述稀盐酸进口6下方设有第一低喷淋密度液体分布器7，所述第一低喷淋密度液体分布器7下方设有第一非金属材料板波纹填料层8；所述废水回流吸收氯化氢段3顶部设有废水回流进口9，所述废水回流进口9下方设有第二低喷淋密度液体分布器10，所述第二低喷淋密度液体分布器10下方设有第二非金属材料板波纹填料层11。
所述真空浓缩塔顶部设有水蒸汽出口12，所述废水回流进口9上方设有除雾器组件13。所述盐酸沸腾蒸发段、稀盐酸汽提脱水浓缩段和废水回流吸收氯化氢段均设有相应的人孔14。所述盐酸沸腾蒸发段1底部设有温度计口15和第一液位计口16，所述盐酸沸腾蒸发段1中部设有第二液位计口17，所述再沸器沸腾盐酸混合进口4上方设有压力计口18。所述稀盐酸进口6、提浓酸出口5分别与浓盐酸解析塔相连通。所述真空浓缩塔外壁上设有塔体外加强圈19。
上述稀盐酸真空浓缩塔的使用方法，包括下述步骤：
(1)来自浓盐酸解析塔19～20％的稀盐酸计量后通过稀盐酸进口6进入真空浓缩塔内，在第一低喷淋密度液体分布器7上与来自真空浓缩塔上段的稀酸水回流液混合，然后通过第一低喷淋密度液体分布器7均匀分布于第一填料层8中，与经再沸器加热汽化的氯化氢和水蒸汽(由再沸器沸腾盐酸混合进口4进入)密切接触，在一定真空度条件下，相对低沸点的水蒸汽部分被汽提出稀盐酸溶液，随混合蒸汽上升至真空浓缩塔的废水回流吸收氯化氢段；
(2)上述混合蒸汽与来自真空浓缩塔外水蒸汽冷凝器冷凝后通过废水回流进口9回流至真空浓缩塔上部的酸性废水密切接触，混合蒸汽中多余的氯化氢气体被吸收返回真空浓缩塔，满足工艺目标的水蒸汽和少量氯化氢通过水蒸汽出口12蒸发出真空浓缩塔；
(3)真空浓缩塔中的提浓盐酸通过液位自动控制返回浓盐酸解析塔循环解析。
本发明真空浓缩塔的工作温度为70～80℃，工作压力为-0.08MPa。
本发明塔体采用高耐腐蚀、高强度非金属材料如玻璃钢或PPH制造，与常用石墨制盐酸解析塔相比具有更好的机械性能，可靠性，耐压高；适应故障能力强；整塔质量轻，抗冲击性能好，安装方便。低喷淋密度液体分布器采用酚醛环氧乙烯基树脂基玻璃钢材质制造，强度高，耐盐酸腐蚀性能好，可靠性好。
本发明真空浓缩塔主要分为三个功能区，由下而上分别是盐酸沸腾蒸发段、稀盐酸汽提脱水浓缩段和废水回流吸收氯化氢段；只要稀盐酸浓度满足≤22％，均可以通过该塔浓缩至22％以上，同时塔顶水蒸汽中氯化氢含量不大于1％。本发明与氯化钙提浓塔比，该塔中不添加氯化钙或其他，所以不会结垢和堵塞。

Claims (10)

1.一种稀盐酸真空浓缩塔，其特征在于：所述真空浓缩塔由下而上顺次包括盐酸沸腾蒸发段、稀盐酸汽提脱水浓缩段和废水回流吸收氯化氢段，所述盐酸沸腾蒸发段顶部设有再沸器沸腾盐酸混合进口，盐酸沸腾蒸发段底部设有提浓酸出口；所述稀盐酸汽提脱水浓缩段顶部设有稀盐酸进口，所述稀盐酸进口下方设有第一低喷淋密度液体分布器，所述第一低喷淋密度液体分布器下方设有第一填料层；所述废水回流吸收氯化氢段顶部设有废水回流进口，所述废水回流进口下方设有第二低喷淋密度液体分布器，所述第二低喷淋密度液体分布器下方设有第二填料层。
2.根据权利要求1所述的稀盐酸真空浓缩塔，其特征在于：所述第一填料层、第二填料层为非金属材料板波纹填料层。
3.根据权利要求1所述的稀盐酸真空浓缩塔，其特征在于：所述真空浓缩塔顶部设有水蒸汽出口，所述废水回流进口上方设有除雾器组件。
4.根据权利要求1所述的稀盐酸真空浓缩塔，其特征在于：所述盐酸沸腾蒸发段、稀盐酸汽提脱水浓缩段和废水回流吸收氯化氢段均设有相应的人孔。
5.根据权利要求1所述的稀盐酸真空浓缩塔，其特征在于：所述盐酸沸腾蒸发段底部设有温度计口和第一液位计口，所述盐酸沸腾蒸发段中部设有第二液位计口，所述再沸器沸腾盐酸混合进口上方设有压力计口。
6.根据权利要求1所述的稀盐酸真空浓缩塔，其特征在于：所述稀盐酸进口、提浓酸出口分别与浓盐酸解析塔相连通。
7.根据权利要求1所述的稀盐酸真空浓缩塔，其特征在于：所述真空浓缩塔外壁上设有塔体外加强圈。
8.一种权利要求1所述稀盐酸真空浓缩塔的使用方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)来自浓盐酸解析塔的稀盐酸计量后通过稀盐酸进口进入真空浓缩塔内，在第一低喷淋密度液体分布器上与来自真空浓缩塔上段的稀酸水回流液混合，然后通过第一低喷淋密度液体分布器均匀分布于第一填料层中，与经再沸器加热汽化的氯化氢和水蒸汽密切接触，在一定真空度条件下，相对低沸点的水蒸汽部分被汽提出稀盐酸溶液，随混合蒸汽上升至真空浓缩塔的废水回流吸收氯化氢段；
(2)上述混合蒸汽与来自真空浓缩塔外水蒸汽冷凝器冷凝后通过废水回流进口回流至真空浓缩塔上部的酸性废水密切接触，混合蒸汽中多余的氯化氢气体被吸收返回真空浓缩塔，满足工艺目标的水蒸汽和少量氯化氢通过水蒸汽出口蒸发出真空浓缩塔；
(3)真空浓缩塔中的提浓盐酸通过液位自动控制返回浓盐酸解析塔循环解析。
9.根据权利要求8所述稀盐酸真空浓缩塔的使用方法，其特征在于：提浓盐酸的质量浓度≥22％，塔顶水蒸汽中氯化氢含量不大于1％。
10.根据权利要求8所述稀盐酸真空浓缩塔的使用方法，其特征在于：所述第一低喷淋密度液体分布器、第二低喷淋密度液体分布器采用酚醛环氧乙烯基树脂基玻璃钢材质制造而成。
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