工业领域绿色低碳技术应用案例8 氯化石蜡装置尾气吸收及热能回收应用项目.docx

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1、案例8氯化石蜡装置尾气吸收及热能回收应用项目主要完成单位：洛阳市三金化工塑料有限公司主要完成人员：李义龙、李银鹤、郡磊氯化石蜡作为一种化工和石化行业常见的有机物，具有低挥发性、良阻燃性、良电绝缘性、价格低廉等优势，广泛应用于增塑、阻燃、抗凝等用途。然而，随着近年来工业绿色低碳转型工作的稳步推进，企业面临的环保绩效分级、污染排放限值等生产环保要求日益严峻，并且环境复杂、竞争激烈的市场环境也为产品生产成本与附加价值提出了新的要求。一、项目背景氯化石蜡装置主要包括液氯汽化系统、氯化反应系统、制酸系统、尾气吸收系统、冷却循环水系统，生产的主要物料为液蜡和氯气，流程为液氯汽化-与液蜡取代反应-生成粗氯化

2、石蜡-空气脱气-得到精品氯化石蜡”。由于工艺涉及的反应中副产氯化氢，若仅使用新鲜水作为吸收质生成盐酸，将会造成盐酸生产量过大、附加值较低，且在整套工艺设备运行过程中能够放出大量热能，使得尾气利用率低和散热成本高。因此，从技术上进行创新研究，以求实现氯化石蜡装置经济环保运行具有必要意义。洛阳市三金化工塑料有限公司开展氯化石蜡装置尾气吸收及热能回收应用项目，是对设计产能为2万吨/年的氯化石蜡装置进行的专业化改造。项目立足于现有尾气吸收方案以及热能回收效率等一系列研究成果，针对产业与装置特点进一步补充完善，具备能耗低、易操作、反应温和、副反应少、经济效益高、产品质量好等特点。在工艺流程方面，尾气吸收

3、是通过应用15%浓度的氢氧化钠溶液吸收尾气残余氯化氢和氯气；而热能回收是利用比热容较大的水作为介质，吸收整套装置运行过程中生成热量，并在进入外力散热前，通过导热系数较高的管材、设备，对其包含的热能进行回收利用。二、创新点及相关技术内容创新点1:提升尾气吸收质量传统氯化石蜡装置通常采用单一的吸收塔或者洗涤塔，使用水或者碱性溶液作为吸收剂，吸收尾气中的氯气或氯化氢气体，接触、吸收后再排放，尾气吸收质量与效率有限C针对上述现实问题，项目将预氯化釜未完全吸收的尾气（即HCl与。2）和脱气精制釜脱出的尾气导入制酸系统，在石墨降膜塔和填料吸收塔中与新鲜水逆向接触，反复循环吸收，得到浓度为30%的盐酸并储存

4、至盐酸池。随后，将制酸系统中未能完全吸收的尾气与盐酸池内挥发的酸气（即HCI）一并引至碱液吸收塔，自塔底逆流而上；同时，次氯酸钠循环罐中的氢氧化钠溶液（15%）经次氯酸钠循环泵输送至碱液吸收塔顶部雾化喷淋,在填料层与尾气和酸气充分接触、反应生成次氯酸钠溶液，并进入次氯酸钠循环罐循环喷淋，直至次氯酸钠溶液产品达标后将尾气由高空排气筒排出。创新点2：实现高效热能回收传统氯化石蜡装置可能只考虑氯化反应放热作为热能来源，通常使用如蒸汽或其他冷却介质等单一热能置换介质，而未充分利用其他反应的放热以及过程中产生的其他热能，热能回收效率较低。针对上述现实问题，以及装置产生热能部分包括氯化反应放热、盐酸制备放

5、热，热能均以循环水为换热介质进行热能置换，置换后的回水温度可达70C。的现实工艺，重新设计实现高效热能回收。其中，一部分循环回水经预氯化釜上部进入壳程，对其内部物料进行预热，从而减少反应时间。在预氯化釜壳程换热后的回水，通过管道输送至液氯气化器中，对液氯进行升温汽化，可维持汽化器温度在45C。以上。另一部分循环回水经管道泵加压后分两路外供，一路作为各装置系统保温伴热水，另一路作为办公楼及员工宿舍等生活供暖水。整体循环回水最终回收至循环水池，经过热能置换后，回水温度最终保持在28-32C。图1热能回收装置示意图其中，由液蜡与氯气反应得到氯化石蜡的氯化反应放热的反应式为CnH2n+2+6CI2CH

6、2112-mCk+HCIQ,其中Q=150kcalmol；氯化氢气体溶于水后的溶解热为17.907kcalmol；液氯汽化需要吸收大量热能，汽化潜热为72.95kcalkgo创新点3：优化尾气吸收装置设计传统氯化石蜡装置可能采用玻璃钢或碳钢材质的设备，且填料层面积较小，泵的选择相对传统，尾气吸收效果相对较低。针对上述问题，项目为满足公益需求，基于研究分析结果对尾气吸收装置进行再设计，有效地优化了装置结构。将尾气吸收系统中碱液吸收塔和次氯酸钠循环罐均使用丙烯材质替换搪瓷内衬碳钢设备，同时增加一层填充层填料层面积较原有面积增大30%,提升尾气吸收效果；尾气管道使用DN150加厚PVC管道替换玻璃钢

7、管道；次氯酸钠循环泵使用2.2KW陶瓷离心泵替代高功率耐腐蚀离心泵；热能回收所用管道为DN50PPR管道60米，DN50塑料阀门5台，DN50碳钢管道15米。综合来看，项目工艺对尾气吸收装置进行了结构优化和材质选择，提高了装置的耐腐蚀性能和使用寿命，同时也提升了尾气吸收效果和热能回收系统的稳定性。图2装置优化示意图三、经验总结与推广价值通过实施氯化石蜡装置尾气吸收及热能回收应用项目，有效地降低了液氯损耗、尾气（氯气、氯化氢）外排、热能损耗，而行业其他企业的同类装置生产过程综合能耗较高，且均未能完整利用尾气价值。项目的经济效益显著。根据洛阳市三金化工塑料有限公司测算数据，项目实施后，本年产2万吨

8、氯化石蜡项目比同类装置生产成本明显降低，节约一次性设备采购费用48万元，节约设备电耗费用4.66万元/年，节约液氯消耗费用84.7万元/年，获取次氯酸钠外售收益27万元/年，节约蒸汽消耗费用75.9万元/年。综合以上，该项目节约的一次性费用合计为：48万元，年节约费用合计为：466+84.7+27+759=19766万元。此外，本项目受产能所限仅有2万吨，而当前业内均以年产20万吨装置为主流，则节约的一次性费用合计为：480万元，年节约费用合计为：46.6+847+270+759=1922.6万元。同时项目符合绿色低碳发展战略和科技规划的要求，环境效益显著。项目运行后，氯化石蜡装置生产生活运行安全、环保、稳定、可控，各项性能考核指标优于设计指标，热量回收足以满足液氯气化、物料预热、室内荣暖所需热量，所研究和采用的技术措施安全可靠，应用性强，可为同类装置的节能减排运行提供借鉴意义。我国氯化石蜡产能约占全球产能的60%以上，国内生产企业分布较为广泛。近几年我国氯化石蜡产能和产量呈现逐步上涨趋势，2022年氯化石蜡产能达到261万吨，2022年氯化石蜡产量达到115万吨。预计2024年后会进一步加快落后产能装置的淘汰，注重环境保护水平，因此推广项目具有较为明显的环境与经济效益。