酰氯化反應裝置尾氣吸收系統(tǒng)的再利用改造

王佰亮（沈陽化工研究院設計工程有限公司，沈陽110021）

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酰氯化反應裝置尾氣吸收系統(tǒng)的再利用改造

王佰亮
（沈陽化工研究院設計工程有限公司，沈陽110021）

摘要針對甲基磺草酮生產裝置轉產氯蟲苯甲酰胺情況，為了節(jié)省生產周期及降低生產成本，考慮在尾氣吸收工藝流程基本不變以及設備充分利舊的前提下，將低真空（-20 kPa）尾氣吸收系統(tǒng)改造為中真空（-50 kPa）尾氣吸收系統(tǒng)。通過對比分析核算后，保留大部分設備管道及其布置不變，僅將堿吸收塔出液口由DN50改為DN80。實際運行結果表明，改造后的尾氣吸收系統(tǒng)壓力達到-50 kPa，運行效果良好，能夠滿足工藝要求，放空尾氣能夠達到大氣排放國家標準。

關鍵詞尾氣吸收；改造；真空

精細化工品種多、更新?lián)Q代快、產量小、附加價值高，且大多以間歇方式生產、設備投資較小，所以目前很多精細化工廠為了適應市場需求，不斷的更新品種。同時，為了節(jié)約生產周期及降低生產成本，往往采取的辦法是利用原有的生產廠房、設備進行生產，為了滿足生產工藝的要求，就需要在原有的生產系統(tǒng)上進行局部技術改造。本文對甲基磺草酮生產裝置轉產氯蟲苯甲酰胺的尾氣吸收系統(tǒng)的改造（低真空尾氣吸收系統(tǒng)改造為中真空尾氣吸收系統(tǒng)）實例進行剖析，提出解決方案。

1改造前低真空的尾氣吸收系統(tǒng)

甲基磺草酮生產酰氯化反應產生的廢氣，主要有二氧化硫及氯化氫等尾氣。酰氯化反應生產工藝參數(shù)為：微負壓（-20 kPa），反應溫度50℃，每批物料反應生成2 kmol的HCl和3 kmol的SO2。生產過程中尾氣吸收系統(tǒng)運行平穩(wěn)效果良好。

尾氣吸收系統(tǒng)工藝流程見圖1。

酰氯化反應生成的尾氣進入緩沖罐，經串聯(lián)的2級石墨降膜吸收器吸收絕大部分鹽酸后，再經串聯(lián)的2級聚丙烯填料塔吸收二氧化硫，尾氣再進入真空尾氣緩沖罐，經真空泵放空管排放氣柜中。設備布置具體情況為：石墨降膜吸收器、聚丙烯填料塔布置在屋頂，其余設備均布置在四層（車間共4層），各層層高均為5 m。

原尾氣吸收系統(tǒng)主要設備見表1。

圖1 尾氣吸收系統(tǒng)工藝流程Fig 1 The process of tail gas absorption system

表1 原尾氣吸收系主要設備Tab 1 The main equipments of tail gas absorption

2　適用性探討

裝置生產氯蟲苯甲酰胺，同為酰氯化反應，同樣主要產生二氧化硫及氯化氫等氣體，但現(xiàn)生產工藝參數(shù)為：中真空（-50 kPa），反應溫度為45℃，每批物料反應生成2 kmol的HCl和6 kmol的SO2。

2.1設備管道及其布置

設備（氣體緩沖罐、降膜吸收器、酸罐、聚丙填料塔、堿罐、及真空泵等）和管道的設計壓力為1.6 MPa、設計溫度80℃等參數(shù)均能滿足現(xiàn)有工藝要求。

整個系統(tǒng)的壓力為-50 kMPa，降膜吸收器與酸罐、聚丙填料塔與堿罐均靠平衡管平衡壓力，液體靠位差均可自流到罐內。酸吸收系統(tǒng)中降膜吸收器、酸罐、泵組成的系統(tǒng)為循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)內壓力的變化不會影響各設備相對位置的變化。同理，堿吸收系統(tǒng)內壓力的變化不會影響各設備相對位置的變化。因此，原設備布置不需調整。

2.2設備管道操作條件

1）原有真空泵抽氣速率230 m3/h，極限真空-96.7 MPa。經計算每批物料產生尾氣量約為180 m3/h，能夠滿足現(xiàn)工藝要求，可以利舊使用。

2）酸吸收系統(tǒng)以酸罐液面為上游截面，泵進塔出口內側為下游截面列柏努利方程，經計算泵揚程只需克服泵到進降膜吸收器入口處位差以及沿程的阻力損失之和約為6 m，經計算原有泵的體積流量6.3 m3及揚程為32 m，能滿足現(xiàn)工藝要求。同理，堿吸收系統(tǒng)循環(huán)泵也滿足現(xiàn)工藝要求。

3）經計算原有降膜吸收器、聚丙烯填料塔能夠滿足現(xiàn)工藝要求，但現(xiàn)尾氣中SO2的產生量較原工藝有增量，要求聚丙烯填料塔噴淋量要增加，這樣只需將吸收循環(huán)泵出口的閥門的開度變大，改變管路特性方程，泵揚程降低，流量增大。

經計算聚丙填料塔噴淋體積流量為9 m3/h，管路的管徑為DN40，原有管路即為DN40，不需調整。但原有堿塔出液口為DN50，自流流速約為0.7 m/s，這樣原有聚丙烯填料塔出液口管徑不能滿足回流要求，經計算應調整為DN80的管徑。這樣改造后的只需調整堿吸收塔的出口管徑即可。

現(xiàn)場實驗空載模擬分析驗證，隨著運行時間的增加，塔內積累的液體越來越多，當運行一段時間，堿罐內液體越來越少，堿塔底部出液視鏡被液體充滿且真空泵前的緩沖罐內液體越來越多，所以堿塔的出液口管徑需變大，說明以上分析判斷正確。

3改造后運行情況

將聚丙填料塔出液口由原DN50改為DN80后，經打壓、檢驗合格后，裝置連續(xù)運行半年，取得了一下良好的運行效果：

1）整個系統(tǒng)壓力能夠達到-50 kPa，未出現(xiàn)倒罐現(xiàn)象，達到了預期的改造目的；

2）放空尾氣能夠達到國家大氣排放標準，符合環(huán)境要求；

3）整個系統(tǒng)副產鹽酸質量分數(shù)仍能達到31％，并且酸的品質很穩(wěn)定，符合用戶要求。

4　結束語

結合精細化工廠利用原有車間設備，經常更換生產產品，盡可能降低生產成本角度出發(fā)，對原尾氣吸收系統(tǒng)進行改造。通過分析判斷設備布置是否合理，核算各設備、管道參數(shù)是否能夠滿足新工藝要求等步驟，并提出改造措施。經實際運行，達到了預期效果。改造投資小，見效快，可為今后解決此類問題提供參考。

經驗交流

中圖分類號TQ051.8+2

文獻標識碼BDOI 10.3969/j.issn.1006-6829.2016.01.016

收稿日期：2015-12-28