CN112452114A - 一种对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺及装置，采用降膜吸收器与组合式洗涤塔的组合方式，并使用低温稀盐酸作为吸收液，吸收气体中所含的氯化氢。本发明主要应用在吸收气体中含少量氯化氢气体的吸收装置中，采用降膜吸收器与洗涤塔的组合方式来吸收气体中所含的氯化氢，使用低温稀盐酸作为吸收液，无需补充新鲜水，使吸收系统的水量平衡，实现了对气体HCl的高效吸收，在副产高浓度盐酸产品的同时，降低了碱耗，具有较好的经济效益，同时解决了低浓度稀盐酸外排的环保问题。

Description

一种对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺及装置

技术领域

本发明属于氯化氢吸收技术领域，特别涉及一种对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺及装置。

背景技术

工业中最早使用钢衬胶加石墨砖内衬的结构作为洗涤塔，吸收气体中含有少量的氯化氢，但存在设备成本高、重量大、制造周期长、检修频率高等问题。为了解决衬砖设备检修频率高、制作周期长的问题，研发了塔体采用钢衬PVDF，筛板与填料支撑采用哈氏合金的洗涤塔，但依然无法解决设备成本高的问题。在化工行业大型化的进程中，处理气体的设备直径也相应有所增加。作为吸收设备的泡罩塔大型化后，采用传统方法制作的塔板与泡罩难以保证安装水平度，从而导致泡罩液封不均匀，出现气相短路，影响吸收效果。

传统流程使用工业水作为吸收液吸收气体中的氯化氢并副产浓度约20wt％左右的盐酸，销售困难；同时由于吸收效果差，尾气中HCl气体含量高，导致后续洗涤的碱耗高。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的技术问题，提供一种能够实现对气体HCl的高效吸收，在副产高浓度盐酸产品的同时，降低碱耗，并解决低浓度稀盐酸外排问题的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺及装置。

本发明的技术方案是这样实现的：一种对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，其特征在于：采用降膜吸收器与组合式洗涤塔的组合方式，并使用低温稀盐酸作为吸收液，吸收气体中所含的氯化氢，具体为：

首先，将含有HCl的气体在降膜吸收器中与来自组合式洗涤塔的浓度为15～25wt％低温稀盐酸接触，得到31wt％以上浓度的副产盐酸，初步吸收后的气体进入组合式洗涤塔；然后，进入组合式洗涤塔的气体通过填料段20～28wt％浓度的低温稀盐酸吸收后，再经过泡罩段15～25wt％浓度的低温稀盐酸吸收；最后，经塔顶除雾器除雾后送至下游；

所述降膜吸收器中的低温稀盐酸温度为10～20℃，所述填料段的低温稀盐酸温度为10～20℃，所述泡罩段的低温稀盐酸温度为0～8℃。

本发明所述的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，其所述降膜吸收器的进酸量由设置在降膜吸收器出口管线上的盐酸浓度在线分析仪控制。

本发明所述的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，其所述降膜吸收器副产的盐酸收集在副产盐酸槽内。

本发明所述的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，其所述降膜吸收器的壳程采用冷冻水撤出氯化氢的溶解热。

本发明所述的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，其经泡罩段吸收后的气体先由止水填料或丝网除雾器粗除雾后，再将工艺气送至酸雾除雾器进行精细除雾后送至下游。

本发明所述的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，其所述组合式洗涤塔塔釜产生的稀盐酸收集在稀盐酸槽内，并通过泵输送至浓酸冷却器冷却至10～20℃，冷却后的稀盐酸一部分送至降膜吸收器，一部分送入组合式洗涤塔的下部填料段。

本发明所述的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，其来自界区外的稀盐酸经过稀酸冷却器冷却至5℃后送入组合式洗涤塔中部的泡罩段，并与来自填料段洗涤后的反应气逆流接触，再次吸收反应气中剩余的氯化氢气体。

本发明所述的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，其若工艺气中的氯化氢含量高于设计值，通过组合式洗涤塔塔顶工业水补充管线加入冷却至3～8℃的工业水。

一种对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的装置，其特征在于：包括降膜吸收器与组合式洗涤塔，所述降膜吸收器顶部设置有含HCl气体进口，其底部通过管路与副产盐酸槽相连，所述降膜吸收器下部通过管路与组合式洗涤塔下部相连，所述组合式洗涤塔顶部排气口与除雾器相连，其底部通过管路与稀盐酸槽相连，所述稀盐酸槽底部通过设置有浓酸冷却器的管路分别与降膜吸收器上部以及组合式洗涤塔中部相连，所述组合式洗涤塔上部通过设置有稀酸冷却器的管路与界区外的低温稀盐酸相连。

本发明所述的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的装置，其所述组合式洗涤塔为多段式洗涤结构，包括底部的填料段、中部的泡罩吸收段以及上部的除雾段，所述组合式洗涤塔塔顶与工业水补充管线连接。

本发明主要应用在吸收气体中含少量氯化氢气体的吸收装置中，采用降膜吸收器与洗涤塔的组合方式来吸收气体中所含的氯化氢，使用低温稀盐酸作为吸收液，无需补充新鲜水，使吸收系统的水量平衡，实现了对气体HCl的高效吸收，在副产高浓度盐酸产品的同时，降低了碱耗，具有较好的经济效益，同时解决了低浓度稀盐酸外排的环保问题。

附图说明

图1本发明的工艺流程示意图。

图中标记：1为降膜吸收器，2为组合式洗涤塔，3为副产盐酸槽，4为除雾器，5为稀盐酸槽，6为浓酸冷却器，7为稀酸冷却器，8为在线分析仪。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

如图1所示，一种对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的装置，包括降膜吸收器1与组合式洗涤塔2，所述降膜吸收器1顶部设置有含HCl气体进口，其底部通过管路与副产盐酸槽3相连，降膜吸收器的进酸量由设在设备盐酸出口管线上的在线分析仪8控制，其采用冷冻水撤出氯化氢的溶解热，吸收了气体中60％以上的氯化氢，所述降膜吸收器1下部通过管路与组合式洗涤塔2下部相连，所述组合式洗涤塔2顶部排气口与除雾器4相连，其底部通过管路与稀盐酸槽5相连，所述稀盐酸槽5底部通过设置有浓酸冷却器6的管路分别与降膜吸收器1上部以及组合式洗涤塔2中部相连，所述组合式洗涤塔2上部通过设置有稀酸冷却器7的管路与界区外的低温稀盐酸相连。

在本实施例中，所述组合式洗涤塔2为多段式洗涤结构，包括底部的填料段、中部的泡罩吸收段以及上部的除雾段，所述组合式洗涤塔2塔顶与工业水补充管线连接，即底部采用填料的形式，使用大流量的循环冷却稀酸进行喷淋吸收，所述循环冷却稀酸浓度～25wt％，温度为15℃，通过喷淋密度(≥30m³/m²·h)和塔外石墨换热器移除吸收热来保证洗涤效果；中段采用多层泡罩吸收段，以低温稀盐酸作为吸收液，本实施例中，针对液气比较小的吸收工况，采用5层结构，并采用5℃的低温稀酸作为吸收液，上段设有新鲜水补充口，可根据气体中氯化氢的含量以及系统的水平衡情况，可以在上部塔盘适当补水；顶部设置止水填料或丝网除雾器初步除去气相中夹带的盐酸液滴，再通过酸雾除雾器精密过滤细小盐酸酸雾后，送至下游，降低进入后续系统气体中的HCl含量。其中，填料段的液体分布器采用槽盘式分布器，泡罩吸收段升气管采用胀接结合焊接的方式与塔板连接，保证了吸收效率。组合式洗涤塔操作压降低，操作弹性大，开车简单，而且不会因为氯化氢吸收放热导致组合式洗涤塔超温。

最终，组合式洗涤塔塔顶出口工艺气中的氯化氢含量小于0.1wt％，且工艺气体通过水洗塔的压降不大于5kPa。

具体地，组合式洗涤塔塔径大，对塔本体的机械强度要求高，同时泡罩段塔盘的平整度与泡罩的安装精度也有较高要求。因此将泡罩吸收段的升气管采用胀接结合焊接的方式与塔板连接，确保了泡罩的安装水平高度，从而保证泡罩段的吸收效率；填料段的液体分布器采用槽盘式分布器，可以在保证喷淋密度的前提下，使填料均匀润湿，保证气、液充分接触。在塔顶出口设置止水填料或丝网除雾器以减少气体中夹带的盐酸雾滴，从而减少下游碱洗塔的碱耗。

本发明的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，采用降膜吸收器与组合式洗涤塔的组合方式，并使用低温稀盐酸作为吸收液，吸收气体中所含的氯化氢，其工艺原理是：使用低温稀酸作为氯化氢的吸收剂，利用工艺气中氯化氢气体分压和稀盐酸溶液上氯化氢分压的压差，吸收工艺气中的氯化氢气体。由于工艺气中的氯化氢分压无法改变，所以通过降低稀盐酸的温度，使稀盐酸溶液上氯化氢的气相分压降低，更有利于吸收工艺气中的氯化氢。

具体为：首先，将含有HCl的气体在降膜吸收器中与来自组合式洗涤塔的浓度为～20wt％低温稀盐酸接触，得到31wt％以上浓度的副产盐酸，所述降膜吸收器中的低温稀盐酸温度为15℃，所述降膜吸收器副产的盐酸收集在副产盐酸槽内，初步吸收后的气体进入组合式洗涤塔，其中，所述降膜吸收器的进酸量由设置在降膜吸收器出口管线上的盐酸浓度在线分析仪控制，为了提高吸收效果，所述降膜吸收器的壳程采用冷冻水撤出氯化氢的溶解热。

然后，经过降膜吸收器吸收的工艺气由组合式洗涤塔下部进入，通过填料段25wt％浓度的低温稀盐酸吸收后，再经过泡罩段21wt％浓度的低温稀盐酸吸收后由塔顶的止水填料或丝网除雾器粗除雾，其中，所述填料段的低温稀盐酸温度为15℃，所述泡罩段的低温稀盐酸温度为5℃；最后，再将工艺气送至酸雾除雾器，进行精细除雾后送至下游。

其中，所述组合式洗涤塔塔釜产生的稀盐酸收集在稀盐酸槽内，并通过泵输送至浓酸冷却器冷却至15℃，冷却后的稀盐酸一部分送至降膜吸收器，一部分送入组合式洗涤塔的下部填料段，送至下部填料段的稀盐酸首先与反应气逆流吸收；来自界区外的稀盐酸经过稀酸冷却器冷却至5℃后送入组合式洗涤塔中部的泡罩段，并与来自填料段洗涤后的反应气逆流接触，再次吸收反应气中剩余的氯化氢气体。

若工艺气中的氯化氢含量高于设计值，则通过组合式洗涤塔塔顶工业水补充管线加入冷却至5℃的工业水，保证洗涤效果，操作弹性大，补充工业水会导致系统水量不平衡，需要通过副产盐酸泵输送至储罐。

本发明与传统工艺流程、设备相比，其采用降膜吸收器结合多段式洗涤塔的组合方式，设备投资低、可副产31％以上的盐酸，直接作为工业酸产品外售，具有可观的经济效益与环保价值。

根据对传统工艺气含少量HCl气体(假设工艺气含5mol％的HCl)的洗涤流程的调研，每吨气在洗涤后仍需要20kg折百碱进行中和吸收。使用本发明的流程，工艺气中绝大多数的的HCL被低温稀盐酸吸收后并进行精密过滤后，理论计算用于中和的碱耗为4.7kg碱液/t工艺气。本发明流程使处理每吨工艺气的碱耗下降约15kg/t工艺气。假设处理40万吨/年工艺气的传统工艺流程改造为本专利流程，每年可节约6000吨折百碱。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，其特征在于：采用降膜吸收器与组合式洗涤塔的组合方式，并使用低温稀盐酸作为吸收液，吸收气体中所含的氯化氢，具体为：

首先，将含有HCl的气体在降膜吸收器中与来自组合式洗涤塔的浓度为15～25wt％低温稀盐酸接触，得到31wt％以上浓度的副产盐酸，初步吸收后的气体进入组合式洗涤塔；然后，进入组合式洗涤塔的气体通过填料段20～28wt％浓度的低温稀盐酸吸收后，再经过泡罩段15～25wt％浓度的低温稀盐酸吸收；最后，经塔顶除雾器除雾后送至下游；

所述降膜吸收器中的低温稀盐酸温度为10～20℃，所述填料段的低温稀盐酸温度为10～20℃，所述泡罩段的低温稀盐酸温度为0～8℃。

2.根据权利要求1所述的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，其特征在于：所述降膜吸收器的进酸量由设置在降膜吸收器出口管线上的盐酸浓度在线分析仪控制。

3.根据权利要求1所述的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，其特征在于：所述降膜吸收器副产的盐酸收集在副产盐酸槽内。

4.根据权利要求1所述的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，其特征在于：所述降膜吸收器的壳程采用冷冻水撤出氯化氢的溶解热。

5.根据权利要求1所述的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，其特征在于：经泡罩段吸收后的气体先由止水填料或丝网除雾器粗除雾后，再将工艺气送至酸雾除雾器进行精细除雾后送至下游。

6.根据权利要求1所述的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，其特征在于：所述组合式洗涤塔塔釜产生的稀盐酸收集在稀盐酸槽内，并通过泵输送至浓酸冷却器冷却至10～20℃，冷却后的稀盐酸一部分送至降膜吸收器，一部分送入组合式洗涤塔的下部填料段。

7.根据权利要求1所述的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，其特征在于：来自界区外的稀盐酸经过稀酸冷却器冷却至5℃后送入组合式洗涤塔中部的泡罩段，并与来自填料段洗涤后的反应气逆流接触，再次吸收反应气中剩余的氯化氢气体。

8.根据权利要求1所述的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的工艺，其特征在于：若工艺气中的氯化氢含量高于设计值，通过组合式洗涤塔塔顶工业水补充管线加入冷却至3～8℃的工业水。

9.一种对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的装置，其特征在于：包括降膜吸收器(1)与组合式洗涤塔(2)，所述降膜吸收器(1)顶部设置有含HCl气体进口，其底部通过管路与副产盐酸槽(3)相连，所述降膜吸收器(1)下部通过管路与组合式洗涤塔(2)下部相连，所述组合式洗涤塔(2)顶部排气口与除雾器(4)相连，其底部通过管路与稀盐酸槽(5)相连，所述稀盐酸槽(5)底部通过设置有浓酸冷却器(6)的管路分别与降膜吸收器(1)上部以及组合式洗涤塔(2)中部相连，所述组合式洗涤塔(2)上部通过设置有稀酸冷却器(7)的管路与界区外的低温稀盐酸相连。

10.根据权利要求9所述的对含HCl气体进行处理并副产高浓度盐酸的装置，其特征在于：所述组合式洗涤塔(2)为多段式洗涤结构，包括底部的填料段、中部的泡罩吸收段以及上部的除雾段，所述组合式洗涤塔(2)塔顶与工业水补充管线连接。

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