盐酸深度解析初开车过程热虹吸异常分析和解决措施

【摘要】介绍盐酸深度解析初开车过程的异常情况，为能使破沸剂在再沸器热虹吸过程中能稳定可靠运行，确保适合的推动力，本文从热虹吸推动力产生的原理入手，综合设备布置、管道设计以及生产操作过程应注意的事项进行阐述，为发生同类情况提供参考。

【关键词】盐酸 破沸剂 再沸器 热虹吸 推动力

1 异常过程概况

在盐酸深度脱析初开车阶段，立式热虹吸再沸器壳程通入蒸汽，加热塔釜中新鲜稀氯化物破沸剂[1]。在破沸剂提浓阶段，再沸器蒸汽侧压力正常平稳，塔顶有冷凝水冷凝，塔釜液有下降趋势，热循环正常；当氯化物破沸剂达到工艺指标后开始投入盐酸，在盐酸与氯化物混合进入脱析塔，塔内压力开始快速上升，即有大量氯化氢析出；但此时操作人员发现再沸器加热的蒸汽侧压力很快升高到与管网蒸汽压力持平，即传热基本停滞，蒸汽用量明显减少；且在盐酸与氯化物混合持继进入塔釜后，塔顶脱析的氯化氢量比理论脱析量减少很多；塔釜液中氯化氢浓度未能达到指标，破沸剂提浓系统排出的废水严重超标。

2 异常分析

2.1 热虹吸不正常可能存在的因素

（1）在首次开车初期，脱析塔内有大量不凝性气体积聚，在盐酸和氯化物混合进入塔顶后，在脱析塔的顶部迅速形成背压，再沸器气相出口氯化氢气体及水蒸汽不能上升与稀盐酸混合形成液汽交替，传质传热；

（2）再沸器内破沸剂浓度升后高，因物料浓缩热使物料沸点升高，特别在投入盐酸后脱析塔内压力迅速上升，加热侧与物料侧的温度梯度减少；造成再沸器蒸汽侧背压升高，传热效果变差。

（3）在初始投入盐酸后，因塔釜液的比重下降后，此时再沸器内物料浓度过高，粘度增大，热虹吸推动力减少；在推动力小于虹吸循环的总压力降时即出现了以上所反映的情况；

2.2 从热虹吸原理分析以上的异常原因

图1为立式再沸器接管示意图，再沸器列管长L，在正常工作时管程中不会充满液体，列管内物料在工作时由两部分组成：显热段和蒸发段；如图中所示：LBC段为显热段，LCD为蒸发段。之所以能产生热虹吸，是因热物料在被加热上升过程中，受到管外侧蒸汽加热，到达一定位置后发生汽化，形成汽液混和物进入塔釜内，由于汽化，在AC段之间的液位差形成的推动力推动汽液两相流从E点管口流出；当AC间位差越大时，循环量将越大，再沸器的热负荷还可以提高。

以下从热虹吸推导公式[2]作进一步解释：

立式再沸器循环的必要条件是：

pF=△p1+△p2+△p3+△p4+△p5 （式5）

△pF—再沸器总压力降损失；

△p1—塔釜到再沸器底部管线的摩擦压力降损失；

△p2—再沸器显热段的液相流动摩擦压力降损失；

△p3—再沸器蒸发段的压力降损失；

△p4—再沸器出口管两相流压力降损失；

△p5—再沸器两相流动能变化损失；

当（1）式中左右两边相等或略大于时，说明再沸器的循环量正好，如果左边大于右边，应增加循环量。

a）再沸器底部管道的摩擦压降公式：

分析公式（1）：在盐酸刚投入脱析塔阶段，塔釜破沸剂被稀释，即平均ρL变小，因此时再沸器中ρtp未变小，促使LCD（ρL-ρtp）数值变小；

因密度ρl变化较大，在整个e）项△p5计算中数值同样出现了增大；

当以上五项总压力降pT=△p1+△p2+△p3+△p4+△p5大于推动力[LCD（ρL-ρtp）-LDEρtpe]g时即出现了以上热虹吸沸腾停止的情形；在再沸器正常工作中，△p3+△p4两项的压力降在总压力降的所占比重较大；

3 解决措施

（1）在脱析塔内氯化氢脱出初始阶段，要尽量提高破沸剂与盐酸投入的比值，减少初始阶段密度差的变化；

（2）在盐酸投入初期，需要尽量降低脱析塔内压力，并控制破沸剂的浓度不宜过高，以控制物料小比重和低粘度为妥，以提高再沸器蒸汽侧与物料侧的温度差为目的。如当发现破沸剂的比重已高于指标范围，在现场条件许可的情况下，可通过再沸器底部加水，强制推动循环稀释。在出现解析过程中热虹吸不正常初期可控制塔釜内液位为高液位，增加静压头；但不要超过再沸器气相口；

（3）在安装设备时要尽量将立式再沸器上管板与正常控制塔釜液的液位水平；正常操作时塔釜液位尽量接近再沸器上管板；液位过高时，汽化率会变低，特别在当液位接近气相口处时会使液面出现浪涌现象，及易引起大量汽液夹带，严重时使塔板效率降低，塔釜液不合格；但塔釜液位也不宜控制过低，甚至低于再沸的显热段时会造成再沸列管内结垢，无循环现象，传热效率急剧下降。

（4）在设计阶段时，需要考虑再沸器气相口的通径：为满足蒸发需要，列式再沸器出口气相管口截面积要不小于再沸器所有列管通径的截面积之和。

4 处理效果

在实际操作过程中，通过采用上述措施，特别在初开车时降低塔内压力和控制破沸剂的浓度，开车都能达到理想效果。热虹吸趋于正常的表现为再沸器蒸汽侧的压力显示将会逐步下降，塔顶冷凝酸变多，蒸汽流量计显示用量会逐渐增大；在再沸器工作循环正常后，再逐步调整破沸剂浓度和加大进酸负荷。

5 结束语

盐酸深度解析工艺目前已趋于成熟，在国内有数家企业已能成功投入运行，以上仅对初开车过程的热虹吸不正常的分析和解决措施，当然在长期运行过程中，如发现废水指标有变差趋势，我们还需观察原料质量和解析塔内分布器情况。

参考文献

[1] 刘光启.化学化工物性数据手册[M].北京：化学工业出版社，2002

[2] 钱颂文.换热器设计手册M].北京：化学工业出版社，2002

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