1、化工過程高溫含鹽酸尾氣處理方案摘要：為了使排入大氣的含鹽酸高溫尾氣得到有效處理，通過理論與實際經驗相結合，對含HCl高 溫尾氣處理系統優化設計思路、合理選擇計算模型、工藝流程，并對關鍵設備進行精確的工藝計算，同時 對關鍵設備材質進行科學選擇。工業應用運行結果表明，該套尾氣處理系統工藝路線趨于合理，設備易于 選型，處理后尾氣達標排放。關鍵詞：工藝設計，尾氣處理，急冷塔，噴淋塔，HCl1引言在煉油催化劑生產過程中，為了調節反應過程中的PH值且提高催化劑顆粒的耐磨損性 能，成膠過程中加入了適量的鋁溶膠和鹽酸，這些氯離子絕大部分在焙燒成型過程中以HCl 氣體的形式被除去，最終催化劑產品中氯離子含量W1

2、%。因此，膠體在高溫成型過程中，大 量HCl與水蒸汽、高溫空氣一起由引風機排出，溫度一般在160-400C之間，部分立式焙燒 爐尾氣溫度甚至高達600C，直接排放極易形成酸雨、酸霧，同時伴生巨大的熱污染，對人 體和周邊環境產生極大危害，高溫鹽酸氣體在空氣中降溫過程析出的酸霧液滴對幾乎所有常 用的金屬均有強腐蝕性。隨著環保規范的越來越嚴苛，直接排放已不可取，使得選擇合理的 吸收工藝和設備成為各大催化劑廠研究的主要課題之一。近年來，我們對高溫含HCl尾氣逐漸采用急冷塔+吸收塔的系統處理方式，利用HCl極 易溶于水的特性，先使用霧化水對尾氣進行降溫處理，然后對溶于水中的HCl采用NaOH中 和，尾氣

3、達標后排放，水循環使用。本套系統已應用于建長公司2011年的趕酸爐、活化爐 尾氣治理項目中，工藝路線可靠，設備易于實現，運行效果良好。2工程實例條件參數某催化劑生產公司趕酸爐、活化爐尾氣參數整理見表2.1：表2.1趕酸爐、活化爐尾氣參數序號位號TC:1m空氣kg h-1mHClkg h-1mH2Okg h-1備注1F-210120460517.21.83.42F-205360350452.552.243F-207470350452.552.274F-211360350452.551.83.4根據表2. 1的數據，趕酸爐、活化爐尾氣有以下特點:尾氣排放溫度高(最高可達470C),現有的尾氣直排大

4、氣，尾氣經周邊環境降溫 后，在空氣中易出現鹽酸結露情況，對人員健康及設備防腐均有重大負面影響；HCl絕對排放量大，約為8 kgh-i。按照排氣筒30m計算，尾氣中含量超出最高 允許排放值36倍，排放速率超出國家II類標準的5倍；HCl濃度偏低(混合后氣體中HCl (w)約為0.421%)；尾氣中水汽含量約為17.8 kgh-i，遠未達到飽和狀態。3工藝研究3.1工藝流程設計尾氣經緩沖罐匯集后，被送至急冷吸收系統進行處理。在60-80C，HCl的溶解度較大， 在HCl被水吸收的同時注入堿液中和，故在設計塔型的時候，需充分考慮噴嘴效果和混合效 果，按HCl完全被吸收進行計算。主要流程圖見圖2.1。

5、急冷塔采用技術先進的“并流順噴洗滌”工藝流程，主要功能是將高溫尾氣降溫至 80C以下，同時吸收部分HCl。急冷塔塔頂設置并聯的兩組噴嘴，其中一組為正常供水，另 一組由自控閥控制。當急冷塔內工作溫度超過給定溫度或另一組水壓低于設定值時，自控閥 打開補水降溫。吸收塔采用氣液逆流的方式，內部設置一定高度的填料，增大氣液接觸面積和氣體 停留時間，作用是進一步吸收HCl，對氣體進行再一次降溫，同時對其存在的粉塵進行吸收， 為獲得更好的效果，在吸收塔內設置液體再分布器及除沫器。對系統用水的使用，利用換熱器進行降溫后循環使用，定期排污、定期補堿。自控方面，急冷塔尾氣入口出口均設置溫度遠傳顯示，其中出口測溫點

6、與第二組進 水噴嘴聯鎖控制，吸收塔底部設置液位聯鎖，在液位較低的情況下自動補充化學水，從而保 證系統在排污周期內可以穩定、連續、安全運行。傾A圖2.1工藝流程圖3.2主要工藝計算尾氣處理系統中的關鍵熱力學過程如下：4股尾氣在尾氣緩沖罐內混合后溫度Tmix=325C；尾氣中的干空氣降溫至出口溫度（放熱）；尾氣所含水蒸氣降溫至出口溫度（放熱）；尾氣中所含HCl氣體降溫至出口溫度（放熱）；鹽酸溶液生成熱（放熱）；酸堿中和熱（放熱）；循環水（經換熱器冷卻至40C ）的升溫和汽化（吸熱）。若暫不考慮尾氣處理系統的散熱，壓力為微負壓操作，按絕熱恒壓過程處理，計算過程 如下：3.2.1對急冷塔進行熱量衡算2

7、- 5Tmix=325C，急冷塔出口溫度Tj76C，相應飽和濕度Hwi=0.411kgH20/kg絕干空氣尾氣中的干空氣降溫放熱AH1 = ixCpin1dT = 491580為/九尾氣中的水蒸氣% = f325 mdT = 8905KJ/h276尸2 2尾氣中HCl氣體降溫放熱XH3= 席赤Cp3n3dT = fix（a + bT + cT2）%dT =仲98.15（28.167+ 1.8096X 10-3T + 1.5468X 10-6T2）8000dT = 202.849為/h349.1536.5急冷塔內進水溫度t=40C，汽化熱q=2401KJ/kgH20急冷塔內進水汽化量m=皿1 =

8、 500687,849 = 208.6切/九HE q2401急冷塔出口氣體濕度0. 1207kgH0/kg絕干空氣 = 匹=0.74m圓整后取D=l. 0m,實際空速u=0. 8m/s nue50塑料鮑爾環散堆填料的實際噴淋密度煩實際=07京;2= 153/ (m2 q)大于最小噴淋密度umin = (Lw) a = 0.08 x 112 = 8.96m3/ (m2 - h) , L 合適。利用等板高度法對填料高度層計算得2 = HETP % = 900mm根據設計經驗，計算結果需要增加一定的安全系數(1.2-1.5)，高度取1400mm。吸收塔內設液體再分布器及除沫器。4關鍵設備材質的選擇鹽

9、酸尾氣具有高溫、高腐蝕性，HCl氣體的露點腐蝕使得普通材質的設備很快就會被腐 蝕，耐高溫、耐腐蝕材質的選擇對工業方案的實施有著重要的影響。尾氣處理系統主要關鍵 設備見表4.1，操作工況見表4.2.表4.1關鍵設備序號設備名稱規格數量1尾氣急冷塔1000X2300X141臺2尾氣吸收塔1000X6866X161臺3風機材質：玻璃鋼；全壓：7000Pa2臺4循環水泵LDF-65-2002臺表4.2尾氣處理設備工況設備操作溫度/C操作壓力/MPa介質急冷塔上部錐段325 （最高 460）微負壓尾氣中HCl含量0.42%急冷塔下部錐段76-150微負壓尾氣中HCl含量0.42%急冷塔出口76微負壓吸收

10、塔出口66微負壓氣相HCl含量約為0.002%根據操作條件并結合經驗參數，關鍵設備最終確定以下材質:急冷塔上部錐段采用哈氏合金鋼。根據腐蝕手冊6哈氏合金耐高溫氧化，膨脹 系數接近于不銹鋼，耐腐蝕性適用于各種濃度的鹽酸，是少數耐鹽酸的合金之一，在10%沸 鹽酸中腐蝕率0.25mm/s，適用于急冷塔上部注水霧化冷卻部位。而且相對于搪瓷類材質， 哈氏合金具有可焊性，修復性較好，運行周期較長的優點。急冷塔下部錐段及出口部位、吸收塔及后續尾氣管線均采用玻璃鋼，該材料在小 于90C條件下對任意濃度的鹽酸具有良好的耐腐蝕性。現有四臺爐子尾氣均直排大氣，其 尾氣煙囪材質雖然采用316L，但是在實際排空過程中，

11、由于露點腐蝕的存在，需要定期更 換煙囪，既不經濟也不環保。玻璃鋼材質相對會更經濟實惠。風機和機泵過流部位均采用耐鹽酸腐蝕材質。5尾氣處理系統運行效果尾氣處理系統投用后，工業應用效果良好。2013年11月經過環保檢測站現場取樣進行的工業檢測結果標明，尾氣排放口的氣體HCl 排放速率約為1.78mg/m3，遠遠低于GB16297-1996大氣污染物綜合排放標準中的排放標 準(見表5.1)，完全達到預期設計目的。同時對尾氣系統的粉塵亦有良好的吸收效果，粉 塵排放速率0.4mg/m3，其出口粉塵含量也可以達到國家標準。表5.1 GB16297-1996大氣污染物綜合排放標準污染物最高允許排放值 mg

12、m-3最高允許排放速率kg h-1排氣筒高度二級三級HCl現有污染源150301.72.6403.04.5HCl新污染源100301.42.2402.63.86結語含HCl高溫尾氣處理系統的設計思路是切實可行的，廢氣中的HCl的排放量能夠嚴 格控制在20mg/m3以下，符合國家標準。采用哈氏合金作為高溫尾氣處理系統急冷塔塔蓋材質，其他部位采用玻璃鋼材質， 充分利用了兩種材質的特性，達到了耐高溫、耐強酸的目的，同時有效的降低了成 本。高溫HCl尾氣處理系統的成功投用，實現了催化劑分公司環保達標的要求，有效地 改善了周邊環境，保護了職工的身體健康。參考文獻:王樹楹.現代填料塔技術指南.北京：中國石