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1、第38卷第4期化工機(jī)械467含HCI高溫焙燒尾氣的處理談文芳¨郭輝2(1．華中科技大學(xué)管理學(xué)院；2．天華化工機(jī)械及自動化研究設(shè)計(jì)院)摘要針對石油催化裂化催化荊焙燒生產(chǎn)中產(chǎn)生含HCl高溫尾氣的問題，提出了常壓水吸收Hcl的工藝，并進(jìn)行了工藝參數(shù)的確定和選擇。關(guān)鍵詞催化裂化高溫HCl氣體尾氣處理中圖分類號TQ028．2文獻(xiàn)標(biāo)識碼B文章編號0254_6094(20l1)04m467．03在石油催化裂化催化劑生產(chǎn)中，需要加入大量的鹽酸或氯鹽等含cl一的原料，這些C1’絕大部分在噴霧干燥、焙燒過程中以Hcl氣體的形式被除
2、去，最終催化劑產(chǎn)品中C1一含量不超過l％。焙燒尾氣主要由水分、空氣和HCl氣體組成，其中HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約10％，溫度高達(dá)500—580℃，直接排放極易形成酸霧、酸雨，對人體及周圍環(huán)境造成極大危害，既污染環(huán)境又浪費(fèi)資源，故采用合適的吸收工藝來除去焙燒尾氣中Hcl是最佳的選擇。然而從焙燒爐排出的尾氣溫度很高，僅靠簡單的吸收很難達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，且高溫鹽酸霧滴對幾乎所有的金屬都有強(qiáng)腐蝕性，使得選擇合理的吸收工藝和設(shè)備成為各大催化劑廠研究的主要課題之一。吸收后廢鹽酸的處理方法通常大致有兩種：直接排放和苛性鈉溶液中和后排放
3、。前者僅用于排放廢鹽酸濃度不超過環(huán)保最高排放要求時使用，后者比較常見。筆者主要針對催化劑生產(chǎn)廠微球和半合成車間焙燒工段產(chǎn)生的尾氣處理，淺淡其吸收流程、主要操作工藝參數(shù)的確定等相關(guān)問題。1焙燒尾氣常壓水吸收工藝流程在吸收國內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，筆者借鑒美國SDS公司苛性鈉溶液吸收工藝，針對常壓水吸收HCl提出的工藝流程(圖1)為：從焙燒爐排出的尾氣經(jīng)除塵后進(jìn)入急冷器，利用噴淋循環(huán)冷卻吸收液使尾氣急劇降溫，同時吸收部分Hcl氣體，然后尾氣再通過吸收塔一級填料層利用經(jīng)石墨換熱器冷卻后的吸收液噴淋吸收Hcl氣體，吸收液
4、部分側(cè)線采出。氣體部分再通過吸收塔頂部二級填料層噴淋的循環(huán)工藝水進(jìn)行最后吸收，尾氣通過引風(fēng)機(jī)排人大氣，同時檢測循環(huán)工藝水pH值，超過一定值需補(bǔ)充新鮮工藝水，并且要保持循環(huán)工藝水液位恒定。2關(guān)鍵設(shè)備及參數(shù)確定2．1急冷器材料高溫Hcl尾氣在吸收處理前必須經(jīng)過降溫，即通過噴淋一定濃度的鹽酸將尾氣溫度降至接近常溫，由于尾氣中含有大量的過熱水蒸氣，冷卻后會形成酸霧，酸霧具有很強(qiáng)的腐蝕性。只有哈氏合金或燒結(jié)陶瓷才能在這一工況下使用，所以急冷器入口段1m管道、急冷器封頭和急冷噴頭必須采用哈氏合金或燒結(jié)陶瓷制作。急冷器下半部
5、分接觸的氣體溫度已較低，可采用PP制作。聚四氟乙烯(PTFE)由于分子結(jié)構(gòu)中有氟碳鍵及其屏蔽效應(yīng)，故耐腐蝕性極強(qiáng)，幾乎在工作溫度內(nèi)不受其它任何濃度的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑和溶劑腐蝕，其機(jī)械性能也很好，所以噴淋管道采用內(nèi)襯四氟管。2．2吸收塔2．2．1塔型Hcl氣體吸收是一種傳質(zhì)或擴(kuò)散操作，由于HCl氣體極易溶于水，20℃、一個大氣壓下l體積·談文芳，男，1965年1月生，在讀博士，教授級高級工程師。湖北省武漢市，430074。468化工機(jī)械2011年圖l尾氣吸收流程示意圖的水能溶解442體積的HCl氣體，所以擴(kuò)散
6、主要可采用P，I’FE標(biāo)準(zhǔn)噴嘴。阻力集中在薄氣膜層，屬于氣膜控制傳質(zhì)類型，總2．3主要工藝參數(shù)傳質(zhì)系數(shù)取決于氣體擴(kuò)散系數(shù)。流程中主要吸收流程中需要控制的工藝參數(shù)主要有：尾氣出設(shè)備吸收塔采用了帶液體分布噴頭的填料塔結(jié)構(gòu)急冷器溫度(L)，急冷器循環(huán)液量(厶)，吸收塔形式，不僅增加了氣相的湍流程度，而且增加了單底部液體溫度(疋)，吸收塔頂部出口尾氣溫度位體積氣液有效接觸面積，提高了吸收效率，延長(正)，一級循環(huán)吸收液溫度(L)、濃度(x。)和循了吸收時間，使吸收更充分，基本達(dá)到氣液平衡。環(huán)量(￡。)，二級循環(huán)吸收液溫
7、度(L)、濃度(x：)2．2．2塔層級數(shù)和循環(huán)量(￡：)以及一級吸收完后溫度(瓦)。考慮空氣中HCl氣體分壓與水中的HCl濃需要設(shè)定的工藝參數(shù)有：死、乃、L、咒、瓦、x．度呈線性關(guān)系，常壓下要想獲得高濃度的鹽酸，并要求排放的Hcl尾氣達(dá)標(biāo)，光靠單級循環(huán)吸收是很難的，多級不同濃度的吸收液分別吸收可有效防止尾氣中Hcl含量超標(biāo)，一般吸收選3級的吸收塔，其中一級吸收液濃度最高，但一般不超過20％(具體與尾氣中過熱水蒸氣與Hcl氣體含量有關(guān))。2．2．3塔材料碳鋼和低合金鋼只有當(dāng)鹽酸濃度高于80％以上時，才有可能采用。
8、所以塔體宜采用非金屬玻璃鋼材料，塔填料采用PP制填料，吸收液噴嘴和X2o需要確定的工藝參數(shù)有：L。、厶、￡，和咒。2．3．1設(shè)定工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)范圍L的選擇關(guān)系到后續(xù)設(shè)備材料的選擇，通常設(shè)定值不超過60℃，考慮到急冷過程中有一部分HCl氣體被吸收，較為合理的溫度為55℃左右。瓦的選擇對尾氣排放達(dá)標(biāo)有很大影響，所以原則上越低越好，一般選擇30℃以下。L一般越低越好，考慮到冷卻塔冷卻液的選擇
