氯化氢合成炉改造研究

2017-09-08边伟军张国奇

中国氯碱 2017年8期

关键词：氯化氢纯水氯气

张波，边伟军，张国奇

（陕西北元化工集团有限公司，陕西榆林 719319）

氯化氢合成炉改造研究

张波，边伟军，张国奇

（陕西北元化工集团有限公司，陕西榆林 719319）

介绍了氯化氢气体石墨合成炉存在的问题并提出了改造措施。

合成炉；蒸汽；纯水；视镜；腐蚀

1 合成炉副产蒸汽的改造

原合成炉副产蒸汽压力最高为0.25 MPa，在陕西北元化工集团有限公司分厂实际生产过程中蒸汽产量大、用量少，不但造成大量蒸汽浪费，而且合成炉蒸汽放空时产生噪音超过85 dB，对一线员工工作环境也产生很大影响。根据合成炉生产厂家提供的设备的参数（见表1），合成炉副产蒸汽最高工作压力为0.40 MPa，可以把合成炉副产蒸汽压力提高至0.36 MPa并至公司中压蒸汽网使用，减少蒸汽的浪费，见图1中点画线部分。

在去蒸汽分配台管线手动阀前增加1条去中压蒸汽网的管线并加手动阀，达到蒸汽回用的目的。同时，原合成炉的安全阀整定压力为0.30 MPa，重新更换整定压力为0.38 MPa的安全阀即可。经过近4个月的运行观察，合成炉各项指标均正常，蒸汽提压后设备未出现异常状况。本次改造费用为5 000元，改造后每年可回收利用蒸汽4万t，节约320万元。

2 合成炉燃烧段冷却介质的改造

合成炉燃烧段在正常工作时火焰温度在800℃左右，其产生的热量被燃烧段中的夹套水带走，而作为冷却介质的夹套水是正常工业用循环水，由于其水质较差，在设备中运行时间过长，会使合成炉石墨块中的换热孔堵塞，并且循环水中的杂物会累积到夹套底部，从而使石墨换热系数变小，石墨块由于温度梯度增加而损坏。通过分析纯水（无离子水）和循环水的指标可以看出，使用纯水能有效降低杂质对合成炉的损害，见表2。

表1 组合式石墨氯化氢合成炉设计参数

图1 蒸汽回收改造工艺

表2 2种水指标对比

利用给合成炉供纯水的纯水罐，安装2台流量为20 m3的离心泵（1开1备），把纯水送至合成炉燃烧段换热后回至纯水罐，燃烧段冷却介质改造前后见图2。

图2 燃烧段冷却介质的改造

为了防止合成炉燃烧段缺水而烧坏石墨块，通过分析对新增的项目制定了以下防范措施。

（1）把2台纯水泵增加互锁功能，同时在2台泵出口增加止回阀，这样一旦一台泵出现故障，另一台立即自动启动对合成炉进行补水。

（2）在燃烧段回水管线上增加远传温度显示，由DCS控制室24 h在线监控，并设置温度正常运行范围及报警。

（3）通过对石墨块制造数据进行分析，把燃烧段回水温度允许值设定为80℃，一旦运行时温度超过80℃，DCS操作人员立即熄炉，以确保合成炉安全运行。

（4）加强DCS人员对电脑显示画面的监控，确保5 min进行1次所有画面巡检。

通过该项目的改造，进一步延长合成炉使用寿命，对燃烧段石墨块清洗由每年1次改为4年1次，有效地延长了合成炉连续运行时间。

3 对合成炉火焰观察孔的改造

氯气和氢气在合成炉内燃烧，其火焰的颜色能直观地判断出氯化氢气体是否过氯、过氢、合成炉灯头情况及内部是否存在漏水情况。由于原料气体氢气、氯气中含有氧、二氧化碳等杂质，在燃烧的过程中产生的氯化钠、三氯化铁等杂质会吸附在火焰观察口视镜的表面，严重影响巡检人员对火焰颜色的判断，原来采用的方法是运行3个月左右就熄炉对视镜进行清理，整个过程工作量不大，但是因为涉及合成炉开停车，就可能造成氯化氢跑冒，导致人员中毒和环境污染事故。通过对周边企业对标学习，决定在合成炉视镜观察口安装1个视镜清洗装置，杜绝因为清洗视镜而带来的上述风险，见图3。

图3 视镜清洗流程

具体过程为，根据火焰观察孔尺寸的大小，利用四氟套管制作1个长为7 cm的短接，并在一面加工出同视镜尺寸大小一致的凹面，另一面为凸面，并拉出水纹线，利用四氟软垫片进行密封，同时在四氟短节截面一段加工出Ø12的内螺纹以便进行阀门的安装，内螺纹底部开Ø4左右的小孔4个至视镜安装方向，以便水能顺利喷洒到视镜上，见图4。随后把整个装置安装至火焰观察口，使用时在阀门上接好水管，打开阀门即可把视镜清洗干净。

通过增加视镜清洗装置，杜绝了因为视镜模糊而停炉进行视镜清洗，避免了发生人员中毒和环境污染事故的发生，延长了合成炉运行时间。