氯化氢合成炉的安全运行措施

张晓峰

(陕西金泰氯碱化工有限公司，陕西 榆林 719000)

氯化氢在工业上的用途十分广泛,先进的氯化氢合成技术得到了广泛应用,但行业内合成炉爆炸事故时有发生。发生爆炸事故，一方面造成设备损坏，给企业带来巨大的经济损失；另一方面威胁操作人员的生命安全，给员工造成极大的精神压力。因此，保障合成炉运行安全需从设计、操作、维修等方面采取相应的预防措施。

1 氯化氢合成炉运行中存在的安全风险

1.1 超温

正常运行时，若合成炉循环冷却水停水或循环水不畅,合成炉内热量不能及时带出,温度不断升高,严重时将石墨炉体烧穿或解体,炉膛内进水,造成合成炉熄火,氢气与氯气形成爆炸性混合物,遇炉内局部高温发生爆炸。

1.2 超压

当合成炉氯化氢压力超标时，会造成合成炉防爆膜爆裂，发生安全环保事件；当炉内严重缺水时，突然加水的情况下，也会发生超压爆炸事故。

1.3 过氢

氯化氢合成过程中采用过氢操作，如果氯系统突然压力降低，氯气与氢气在石英灯头不能充分混合燃烧，进炉氯气、氢气压力和流量的波动造成氯、氢配比不当，使合成后的氯化氢气体中夹带大量过剩氢气。会影响氯乙烯合成转化率，造成转化尾排量增大，盐酸吸收尾气排空管氢气摩擦产生静电，雷雨天气易发生尾气排空着火事故。

1.4 过氯

氢气与氯气在石英灯头不能充分混合燃烧,出现进炉氯、氢气压力和流量的波动造成氯氢配比不当，使合成后的氯化氢气体中夹带大量氯气,与氢气形成爆炸性混合物质。 此外， 如果氯化氢含游离氯进入氯乙烯工序混合器，会与乙炔反应生成氯乙炔；此反应为放热反应，剧烈的反应引起混合器温度迅速上升而发生爆炸。氯气微溶于水，如果生产中出现大量过氯，盐酸吸收尾气排空，会有氯气外逸污染环境，造成环保事件。

1.5 紧急停车

氢气系统瞬间停车,处理不当造成瞬间氢气减量,若氯气减量操作跟不上,形成氯气量过大,严重时造成炉内火焰熄灭, 炉内很快形成爆炸性混合物,遇炉内高温引起爆炸。

1.6 人为误操作

点炉不当引起爆炸的根本原因是炉内氢气含量过高,达到爆炸浓度范围,形成爆炸性混合物,加之点炉前不进行系统可燃气体分析,尤其是瞬间停车不进行系统置换就立即点炉,或二次连续点火,爆炸是不可避免的。另外，人为误开关阀门，轻则引起停炉，重则会引起过氯或过氢，造成爆炸。

2 预防措施

针对上述存在的风险，通过对合成炉的温度、压力、配比、火焰监测等采取措施，来降低合成炉运行中的风险，确保合成炉运行过程的安全。

2.1 设计时增加合成炉与电解总停车联锁

当电解工序触发总停车联锁信号时，合成炉联锁停车。

2.2 合成炉出口氯化氢压力联锁

为防止合成炉压力过高造成防爆膜破裂，在单台合成炉出口设置氯化氢压力高高报联锁停炉保护。运行过程中，当合成炉压力达到联锁值时，单台合成炉立即停炉，确保合成炉安全平稳停炉，停炉后立即对合成炉进行置换、检查。

2.3 合成炉炉前氢气压力、氯气压力联锁

为防止进合成炉氢气流量突然大幅降低或瞬间断气，造成合成炉过氯引起合成工序混合器爆炸，在单台合成炉设置进炉氢气压力低低联锁停炉保护，一旦进炉氢气压力降低至联锁值，合成炉联锁停炉。为防止进合成炉氯气流量突然大幅升高或氯气调节阀瞬间全开，造成合成炉过氯引起PVC转化工序爆炸，在单台合成炉设置进炉氯气压力高高联锁停炉保护，一旦进炉氯气压力升高至联锁值时，合成炉联锁停炉。

2.4 合成炉炉前自动阀开关联锁措施

为防止合成炉在运行过程中，氯气或氢气自动阀突然关闭引起严重过氯或严重过氢事故，设置单台合成炉炉前氢气切断阀、氯气切断阀关闭与合成炉联锁停车，运行过程中当氯气或氢气切断阀任何一个突然关闭，对应的合成炉将联锁停炉。

2.5 设置氢氯配比联锁

氢氯配比是合成炉重要参数，理论上氢气与氯气配比在(1.05～1.10)∶1。采取了如下控制措施：当合成炉氢气、氯气比值≤1.08时报警；氢气和氯气比值≤1.05，且氢气缓冲罐压力上升速率≥0.1 kPa/s或氯气缓冲罐压力下降速率≥0.1 kPa/s，持续5 s后，则相应合成炉联锁停炉。

2.6 火焰配比、纯度监测系统

当前国内氯化氢火焰监测主要基于视频监控及人工目视的方式。火焰检测系统是目前国内基于图形识别技术的集监测、识别及报警于一体的火焰检测系统，由计算机代替肉眼观察火焰颜色、亮度、形状、频率等要素，可直接得出氯氢配比值。

高清摄像机通过实时监测氯化氢火焰图像并上传到PC端，由图像处理软件进行图像识别、对比分析、建立数学模型、运算处理等，最后计算出氯氢配比值，同时对过氢过氯等异常现象进行报警输出，并将这些输出数据传给DCS，由DCS进行自动调节或紧急停车。

(1)火焰断火、偏烧保护。由仪表检测系统代替人工检测、判断，实现实时监测，及时发现合成炉断火，并进行报警，为合成炉设备安全生产提供保障。

(2)火焰颜色发红、发暗报警。由仪表检测系统代替人工检测、判断，实现实时监测，及时发现合成炉火焰发红、发暗的异常情况，并进行报警，为合成炉设备安全生产提供保障。

(3)过氯保护。由仪表检测系统代替人工检测、判断，实现实时监测，及时发现过氯，将供气改为氯化氢吸收，保障后序氯乙烯合成工序安全稳定运行。

(4)氯化氢纯度检测。由仪表检测系统代替人工检测、判断，实现实时检测，在稳定生产的情况下实现氯氢体积比调节，提高氯化氢纯度，节约氢气。

3 检维修管理措施

3.1 选用质量可靠的阀门

避免氯化氢合成炉氢气调节阀、氢气切断阀、炉前氢气手动阀、氯气调节阀、氯气切断阀、炉前氯气手动阀因误动作、内漏等故障原因，而出现紧急灭炉或其他安全事件。合成炉应选用高质量、运行可靠的阀门，防止因阀门问题而导致安全生产事件。

3.2 安全阀、防爆膜、液位计定期校验更换

定期检查、校验氯化氢合成炉安全阀、液位计，出现问题及时停炉更换。定期检查合成炉防爆膜验收耐压试验报告和材质报告，定期更换防爆膜。

3.3 取样分析措施

对每台合成炉出口氯化氢进行定期取样分析，严格控制氯化氢纯度93%～96%,游离氯≤0.04%，根据纯度分析结果，及时对合成炉进行调整。

3.4 合成炉断水预案

在纯水总管至软水循环泵出口分配台加装一条管线，确保在两台软水循环泵不能供水时，由总管直接供水，避免合成炉紧急停车。

4 结语

氯化氢合成炉运行联锁自投入以来，有效降低合成炉过氯事件，加强现场人员的培训，避免人为误操作；火焰检测系统进一步确保了火焰检测的时效性，提高了合成炉的本质安全运行。