含HCI高温焙烧尾气的处理.pdf

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1、第38卷第4期化工机械467含HCI高温焙烧尾气的处理谈文芳¨郭辉2(1．华中科技大学管理学院；2．天华化工机械及自动化研究设计院)摘要针对石油催化裂化催化荆焙烧生产中产生含HCl高温尾气的问题，提出了常压水吸收Hcl的工艺，并进行了工艺参数的确定和选择。关键词催化裂化高温HCl气体尾气处理中图分类号TQ028．2文献标识码B文章编号0254_6094(20l1)04m467．03在石油催化裂化催化剂生产中，需要加入大量的盐酸或氯盐等含cl一的原料，这些C1’绝大部分在喷雾干燥、焙烧过程中以Hcl气体的形式被除

2、去，最终催化剂产品中C1一含量不超过l％。焙烧尾气主要由水分、空气和HCl气体组成，其中HCl的质量分数约10％，温度高达500—580℃，直接排放极易形成酸雾、酸雨，对人体及周围环境造成极大危害，既污染环境又浪费资源，故采用合适的吸收工艺来除去焙烧尾气中Hcl是最佳的选择。然而从焙烧炉排出的尾气温度很高，仅靠简单的吸收很难达到预定目标，且高温盐酸雾滴对几乎所有的金属都有强腐蚀性，使得选择合理的吸收工艺和设备成为各大催化剂厂研究的主要课题之一。吸收后废盐酸的处理方法通常大致有两种：直接排放和苛性钠溶液中和后排放

3、。前者仅用于排放废盐酸浓度不超过环保最高排放要求时使用，后者比较常见。笔者主要针对催化剂生产厂微球和半合成车间焙烧工段产生的尾气处理，浅淡其吸收流程、主要操作工艺参数的确定等相关问题。1焙烧尾气常压水吸收工艺流程在吸收国内外成功经验的基础上，笔者借鉴美国SDS公司苛性钠溶液吸收工艺，针对常压水吸收HCl提出的工艺流程(图1)为：从焙烧炉排出的尾气经除尘后进入急冷器，利用喷淋循环冷却吸收液使尾气急剧降温，同时吸收部分Hcl气体，然后尾气再通过吸收塔一级填料层利用经石墨换热器冷却后的吸收液喷淋吸收Hcl气体，吸收液

4、部分侧线采出。气体部分再通过吸收塔顶部二级填料层喷淋的循环工艺水进行最后吸收，尾气通过引风机排人大气，同时检测循环工艺水pH值，超过一定值需补充新鲜工艺水，并且要保持循环工艺水液位恒定。2关键设备及参数确定2．1急冷器材料高温Hcl尾气在吸收处理前必须经过降温，即通过喷淋一定浓度的盐酸将尾气温度降至接近常温，由于尾气中含有大量的过热水蒸气，冷却后会形成酸雾，酸雾具有很强的腐蚀性。只有哈氏合金或烧结陶瓷才能在这一工况下使用，所以急冷器入口段1m管道、急冷器封头和急冷喷头必须采用哈氏合金或烧结陶瓷制作。急冷器下半部

5、分接触的气体温度已较低，可采用PP制作。聚四氟乙烯(PTFE)由于分子结构中有氟碳键及其屏蔽效应，故耐腐蚀性极强，几乎在工作温度内不受其它任何浓度的强酸、强碱、强氧化剂和溶剂腐蚀，其机械性能也很好，所以喷淋管道采用内衬四氟管。2．2吸收塔2．2．1塔型Hcl气体吸收是一种传质或扩散操作，由于HCl气体极易溶于水，20℃、一个大气压下l体积·谈文芳，男，1965年1月生，在读博士，教授级高级工程师。湖北省武汉市，430074。468化工机械2011年图l尾气吸收流程示意图的水能溶解442体积的HCl气体，所以扩散

6、主要可采用P，I’FE标准喷嘴。阻力集中在薄气膜层，属于气膜控制传质类型，总2．3主要工艺参数传质系数取决于气体扩散系数。流程中主要吸收流程中需要控制的工艺参数主要有：尾气出设备吸收塔采用了带液体分布喷头的填料塔结构急冷器温度(L)，急冷器循环液量(厶)，吸收塔形式，不仅增加了气相的湍流程度，而且增加了单底部液体温度(疋)，吸收塔顶部出口尾气温度位体积气液有效接触面积，提高了吸收效率，延长(正)，一级循环吸收液温度(L)、浓度(x。)和循了吸收时间，使吸收更充分，基本达到气液平衡。环量(￡。)，二级循环吸收液温

7、度(L)、浓度(x：)2．2．2塔层级数和循环量(￡：)以及一级吸收完后温度(瓦)。考虑空气中HCl气体分压与水中的HCl浓需要设定的工艺参数有：死、乃、L、咒、瓦、x．度呈线性关系，常压下要想获得高浓度的盐酸，并要求排放的Hcl尾气达标，光靠单级循环吸收是很难的，多级不同浓度的吸收液分别吸收可有效防止尾气中Hcl含量超标，一般吸收选3级的吸收塔，其中一级吸收液浓度最高，但一般不超过20％(具体与尾气中过热水蒸气与Hcl气体含量有关)。2．2．3塔材料碳钢和低合金钢只有当盐酸浓度高于80％以上时，才有可能采用。

8、所以塔体宜采用非金属玻璃钢材料，塔填料采用PP制填料，吸收液喷嘴和X2o需要确定的工艺参数有：L。、厶、￡，和咒。2．3．1设定工艺参数的设计范围L的选择关系到后续设备材料的选择，通常设定值不超过60℃，考虑到急冷过程中有一部分HCl气体被吸收，较为合理的温度为55℃左右。瓦的选择对尾气排放达标有很大影响，所以原则上越低越好，一般选择30℃以下。L一般越低越好，考虑到冷却塔冷却液的选择