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含氯廢氣凈化吸收裝置的防腐

文檔作者：吳培德張詩光邢利華張永慶文檔來源：金川集團公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月11日
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· 48· 中國有色冶金 A生產(chǎn)實踐篇·設(shè)備及自動化
含氯廢氣凈化吸收裝置的防腐
吳培德，張詩光，邢利華，張永慶
(金川集團公司，甘肅金昌737100)
[摘 要] 介紹了含氯冶煉廢氣凈化吸收裝置的設(shè)計、構(gòu)造及工作原理，詳細介紹了設(shè)備材質(zhì)的選用
以及采取的防腐措施。
[關(guān)鍵詞] 舍氯廢氣；凈化吸收；吸收塔；防腐；選材
[中圖分類號] TF805．3 [文獻標志碼] B [文章編號] 1672—6103(2015)02—0048—03
甘肅金川公司是我國最大的鎳鉆生產(chǎn)基地和鉑
族金屬提煉中心，在鎳、鈷、貴金屬濕法冶金生產(chǎn)過
程中有大量的含氯廢尾氣產(chǎn)生，氯氣有毒，必須采用
有效的措施對余氯廢氣進行處理，實現(xiàn)達標排放。
傳統(tǒng)余氯吸收裝置在使用中普遍存在著自動化水平
低、檢修頻繁等問題，含氯廢氣外溢、廢氣外排超標
現(xiàn)象時有發(fā)生，對周邊環(huán)境造成污染。金川公司在
2012年新建的6萬t／a電解鎳技改項目中，在充分
總結(jié)前期余氯吸收系統(tǒng)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，建成了一套
新型氯氣吸收裝置。該裝置投入生產(chǎn)后運行穩(wěn)定，
防腐效果好，自動化程度高，吸收效率高。本文介紹
該氯氣吸收裝置的防腐設(shè)計及運行效果。
1 余氯吸收工藝
1．1 堿液吸收法的原理
國內(nèi)外對含氯廢氣的治理主要有堿液吸收法、
氯化亞鐵溶液或鐵屑吸收法、聯(lián)合凈化法等。有色
金屬濕法生產(chǎn)中產(chǎn)生的含氯廢氣濃度高、溫度高，故
優(yōu)選堿液吸收法。
堿吸收法的基本原理為 ：
2NaOH+C12=NaCIO+NaC1+H20+Q (1)
堿液吸收是國內(nèi)外最常用的處理含氯廢氣的方
法，氫氧化鈉堿液吸收廢氯氣效率高，速度快，氯氣
去除比較徹底，設(shè)備和工藝簡單，操作簡便，運行安
全穩(wěn)定，工業(yè)上應(yīng)用廣泛 。
[作者簡介]吳培德(1974一)，男，甘肅金呂人，防腐工程師，從事
鎳、銅、鈷、貴金屬濕法冶金防腐工作。
[收稿日期]2014—03—28 [修訂日期]2014—05—14
1．2 工藝流程
余氯吸收裝置的核心部件是一級或多級氯氣吸
收塔，主要由儲液段、除霧段、噴淋吸收段等構(gòu)成。
吸收塔設(shè)計為塔槽一體化，塔底段為儲液循環(huán)槽，用
于吸收液的儲存；循環(huán)泵從塔底將堿液抽出，送往噴
淋段噴嘴，廢氣主要在噴淋吸收段吸收；塔上部是除
霧器部分，以除去廢氣中的酸霧。塔內(nèi)氯氣溫度約
為50～110℃ 。含氯廢氣從吸收塔中部進入，經(jīng)過
吸收塔內(nèi)填料與逆向流動的堿液充分接觸，期間氯
氣被堿液吸收。吸收凈化后符合環(huán)保標準的尾氣從
塔頂排出。生成的NaCIO經(jīng)催化分解后外排至污
水處理廠。余氯吸收工藝流程如圖1所示。
實際生產(chǎn)中，為了方便操作，采用在線監(jiān)測系統(tǒng)
自動控制，連續(xù)監(jiān)測吸收液的pH、氯氣溫度、廢氣吸
收前含氯、吸收后含氯。當吸收液的堿性低于設(shè)定
值時，自動排出儲液槽，加入新的堿液后再開始循環(huán)
吸收作業(yè)，以確保吸收效果。
2 吸收裝置的運行工況和腐蝕狀況
2．1 吸收裝置的運行工況
余氯吸收裝置運行的典型介質(zhì)條件為：鎳凈化
除鈷、銅渣浸出銅工段產(chǎn)生的兩種含cl：高溫混合
氣體，其中含有微量的重金屬離子。兩種廢氣溫度
分別為70～80℃ 、100～110℃ ，廢氣量分別為15 000
m ／h，共計約30 000 m ／h，含氯2 400～26 000／m 。
吸收劑NaOH濃度10％ ～15％ ，吸收后液為次氯酸
鹽、氯化鹽等，外排廢水含堿1．5％ 以下，pH=7～8。
廢氣在吸收塔內(nèi)與堿液發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)，
產(chǎn)生大量的熱，塔內(nèi)溫度迅速升高，由于余氯廢氣夾
2015年4月第2期 吳培德等：含氯廢氣凈化吸收裝置的防腐 ·49·
圖1 三級余氯吸收工藝流程圖
帶有大量的水蒸汽，氯氣發(fā)生水解生成鹽酸和次氯
酸。次氯酸可分解釋放出活性氧，其腐蝕性非常
強 。吸收塔內(nèi)不僅有氣體腐蝕，還存在50～110
℃堿液腐蝕，并且吸收塔儲液段儲存有堿液，堿液靜
壓和堿液循環(huán)泵振動也會造成疲勞腐蝕等。
2．2 吸收塔的腐蝕狀況
金J rI公司鎳、鈷、貴金屬濕法冶金車間余氯吸裝
置先后采用過PP塑料、硬PVC等塑料加工制作，其
熱變形腐蝕損壞明顯。塑料的導熱系數(shù)很小，在荷
載的長期作用下易產(chǎn)生蠕變，隨著時間的延續(xù)變形
增大，而且溫度愈高，變形增大愈快，在80～90℃ ，
PP塑料、硬PVC塑料吸收塔儲液段變形非常明顯。
吸收塔焊縫部位首先被腐蝕破壞，出現(xiàn)滲漏，老化開
裂，滲漏檢修非常頻繁，嚴重影響生產(chǎn)的正常運行。
3 吸收裝置的防腐
為了防止和減輕吸收塔的腐蝕，延長吸收裝置
壽命，確保余氯吸收連續(xù)穩(wěn)定運行，公司對新建的6
萬t／a電解鎳技改項目的余氯吸裝置進行了優(yōu)化設(shè)
計，選擇有效的防腐蝕材料，同時嚴抓施工質(zhì)量。
3．1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)
余氯廢氣與堿液化學反應(yīng)產(chǎn)生的強腐蝕介質(zhì)是
造成吸收塔腐蝕破壞的主要因素。為了提高吸收塔
的耐腐蝕性能，對吸收塔的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。在一、二
級吸收塔外側(cè)增加鈦材進氣吸收管，使余氯廢氣與
堿液劇烈的化學放熱反應(yīng)主要集中在強耐蝕鈦合金
進氣管局部進行，以減輕塔體的腐蝕。并且吸收液
堿逆向加入，液堿利用率≥98％ 。
3．2 合理選材
3．2．1 塔體選材
預(yù)洗塔、一級吸收塔、二級吸收塔為余氯吸收裝
置的核心，選用耐腐蝕性能優(yōu)良的PVDF／FRP復合
材料制作。PVDF／FRP復合設(shè)備內(nèi)襯采用PVDF制
成芯模，外部采用整體纏繞成型工藝。帶有碳纖維
背襯的PVDF／FRP復合材料制成預(yù)洗塔、一級吸收
塔、二級吸收塔。FRP樹脂選用美國陶氏化學生產(chǎn)
的DOW470—300及DOW411—350。DOW470—300
酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂在較高溫度下機械性能良好，
DOW411—350適用于高溫氯氣、堿液腐蝕介質(zhì)。設(shè)
備內(nèi)外層材料的選擇充分考慮了所裝溶液對吸收塔
體的腐蝕和沖刷影響，同時考慮了設(shè)備運行時出現(xiàn)
的沖擊荷載，保證吸收塔具有較好的強度和剛度。
3．2．2 進料管及過流管選材
一
、二級吸收塔進料管及換熱器過流管采用耐
腐蝕性能優(yōu)良的鈦材制作，鈦材對于介質(zhì)具有優(yōu)良
的耐腐蝕性能，適應(yīng)性能好。在施工過程中，為確保
鈦材部件的耐腐蝕性能，嚴格按照管道工程鈦材焊
接規(guī)范LON1015E操作，防止產(chǎn)生粗晶組織、殘余變
形，確保焊接區(qū)質(zhì)量，符合SHJ502—86要求。
3．2．3 自控儀表選材
自動化控制系統(tǒng)采用國內(nèi)外先進設(shè)備、儀表，適
用于現(xiàn)場實際環(huán)境，可實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定控制，設(shè)計使用
壽命≥5 a。配套的自控系統(tǒng)信號能夠上傳至中央
控制系統(tǒng)，實現(xiàn)在線監(jiān)測。儀器儀表自控設(shè)備材質(zhì)
如下：
溫度檢測：溫度檢測元件選用國內(nèi)某廠的
WZP100型熱電阻，可直接測量溫度在一200 ～500
c【=范圍內(nèi)介質(zhì)的表面溫度；防爆等級dIIB T4；防腐
材質(zhì)為1Crl8Ni9Ti+聚四氟乙烯F46。
· 50· 中國有色冶金 A生產(chǎn)實踐篇．設(shè)備及自動化
流量檢測：流量檢測選用日本橫河AXF電磁流
量計，防爆等級dlIB T4；防腐材質(zhì)電極為鉑銥，襯里
為碳氟PFA。
液位檢測：堿槽、吸收塔液位檢測選用日本橫河
EJX438系列液位變送器，防爆等級dII CT4；防腐材
質(zhì)為哈氏合金HC一276。
余氯廢氣檢測：廢氣進、出口氯氣檢測選用美國
AAI(Applied Analytics，Inc)制造的OMA一300光譜
分析儀；精度等級±1％ ；防護等級IP 65。
在線監(jiān)測：自控系統(tǒng)采用西門子S7系列控制系
統(tǒng)，性能穩(wěn)定，可靠性高。
3．3 配置冷卻系統(tǒng)
針對余氯吸收裝置廢氣溫度高、反應(yīng)放熱、塔內(nèi)
高溫腐蝕等情況，新建的余氯吸收裝置中配置冷卻
系統(tǒng)，對廢氣進行酸霧冷卻回收處理。余氯廢氣經(jīng)
換熱器進入酸霧預(yù)洗塔，該部分廢氣帶來的熱量由
塔前400 m 鈦制換熱器轉(zhuǎn)換至系統(tǒng)外部，降低了吸
收塔內(nèi)的溫度，提高了吸收塔的耐腐蝕性能。實踐
證明，該項措施非常有效。
同時，在一、二級吸收塔外側(cè)氯氣與堿液發(fā)生劇
烈化學放熱反應(yīng)的部位鈦合金進氣吸收管，配置
150 m 換熱器，大量的反應(yīng)熱經(jīng)換熱器轉(zhuǎn)換至系統(tǒng)
外部。通過調(diào)節(jié)循環(huán)冷卻水流量，將一、二級吸收塔
內(nèi)循環(huán)吸收堿液溫度控制在40℃左右，達到防止塔
體腐蝕的目的。
4 運行效果
含氯廢氣堿液吸收法凈化處理的工藝指標見
表1。
表1 含氯廢氣堿液吸收凈化處理工藝指標
可見，該凈化系統(tǒng)脫氯效率大于99．88％ 。經(jīng)
該吸收裝置處理后的廢氣，達到現(xiàn)行《銅、鎳、鉆工
業(yè)污染物排放標準》(GB25467-2010)中有關(guān)規(guī)定，
符合國家排放標準，尾氣高空(30 m)排放。
值得一提的是，金川公司鎳電解車間采用制備
碳酸鎳的上清廢液取代堿液吸收氯氣，堿耗成本降
低約20％ ，有效降低了余氯廢氣吸收成本，且減少
了外排廢水量，達到了以廢治廢的效果。
5 結(jié)語
金川公司在2012年新建的6萬t／a電解鎳技
改項目中，成功解決了傳統(tǒng)余氯吸收裝置易腐蝕滲
漏、檢修頻繁的難題，建成了一套技術(shù)先進、防腐效
果好、自動化程度高、吸收效率高、連續(xù)穩(wěn)定運行的
氯氣吸收裝置。該裝置運行兩年來，未出現(xiàn)過滲漏，
其經(jīng)驗可供同行借鑒。
[參考文獻]
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防腐蝕，2001，(1)：60—61．
Anticorrosion of purifying-absorbing device of chlorine containing waste gas
W U Pei—de，ZHANG Shi—guang，XING Li-hua，ZHANG Yong—qing
Abstract：This paper introduced the design，structure and working principle of purifying—absorbing device of chlo—
rine containing smelting waste gas，and the selection of equipment and materials，the anticorrosion measures taken
in detail．
Key words：chlorine containing waste gas；purifying-absorbing；absorber；anticorrosion；material selection

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