合成爐抽負壓系統技術改造

楊紅霞，崔亞新，李樹峰，師紅平

（黑龍江昊華化工有限公司，黑龍江 齊齊哈爾161033）

1 氯化氫生產工藝概述

來自氯氫處理工序的干氯氣、液氯工序的液化尾氣和氣化氯共同進入氯氣緩沖罐。氯氣緩沖罐的出口有一根氯氣總管，分別進入5 臺二合一石墨爐；來自氯氫處理工序的干氫氣進入氫氣緩沖罐。出氯氣緩沖罐的氯氣通過氯氣總管上的分支管道進入氯氣管道阻火器，再進入氯化氫合成爐；出氫氣緩沖罐的氫氣通過氫氣總管上的分支管道進入氫氣管道阻火器，再進入氯化氫合成爐。氯氣、氫氣按一定比例（1∶1.05～1∶1.10）燃燒生成的氯化氫氣體，通過氯化氫分配臺分為三路。（1）經過冷卻的氯化氫氣體，進入氯化氫管道分配臺，再經過氯化氫成品冷卻器送至VCM 工序，用于合成氯乙烯；（2）氯化氫氣體進入降膜吸收系統制成高純鹽酸；（3）當氯化氫合成爐出現異常問題或者氯化氫用戶發生問題，工藝中設置了事故降膜吸收裝置，以防止氯化氫外泄。

黑龍江昊華化工有限公司公司氯化氫合成工序有3 套降膜吸收裝置，其中2 套是用來生產高純鹽酸的，第三套是在事故狀態下吸收氯化氫氣體或者合成爐點火前和點火中用來抽負壓的。合成爐點火前要對爐內進行置換，合成爐內的氣體被風機抽出要經過事故降膜吸收裝置。合成爐內的氯化氫氣體經過事故降膜吸收裝置被水吸收，不凝氣體從事故風機出口排出。

2 工藝中存在的問題

由于從事故降膜吸收中的事故尾氣吸收塔出口至風機入口之間不可避免存在的障礙物，使得管道出現了U 型彎。從事故降膜吸收器出來的不能被充分吸收的氯化氫氣體在U 型彎管道中形成了冷凝酸，長期積累逐漸增多。一旦出現生產異常現象，合成爐在緊急情況下停車，合成爐連鎖系統啟動，爐內自動充氮，大量的氮氣經過事故尾氣吸收塔、U 型彎管道， 把U 型彎管道中的冷凝鹽酸從風機出口吹出，不但污染了廠房地面而且腐蝕了風機及周邊的設備和管道，見圖1。

3 合成爐抽負壓系統技術改造措施

3.1 第一次技術改造

圖1 氯化氫工藝流程示意圖

考慮到從事故尾氣吸收塔（尾氣吸收塔）至事故風機（風機）入口之間的管道由于U 型彎的存在而積存鹽酸，于是在事故風機（風機）入口加裝了自制的酸霧分離器。酸霧分離器采用DN 1 000、長度1.5 m的PVC 材質的管道， 在管道的兩端焊接DN 1 000的PVC 法蘭，然后用DN 1 000 的PVC 盲板把管子的兩端封堵嚴實。安裝盲板的目的是為了便于今后拆卸，清理酸霧分離器內部雜質或者檢查酸霧分離器使用情況。在正常生產情況下，從事故尾氣吸收塔（尾氣吸收塔）出來的不凝氣體在經過管道U 型彎時會夾帶鹽酸液滴，夾帶鹽酸液滴的氣體首先要從酸霧分離器距離底部50 cm 處沿著切線方向進入酸霧分離器，不凝氣體夾帶著鹽酸液滴在酸霧分離器內部旋轉分離出大部分鹽酸液滴后，從酸霧分離器頂部出來進入事故風機（見圖2）。雖然在正常生產情況下，酸霧分離器的分離效果還不錯，只有少量氯化氫氣體從事故風機排出，但是在事故狀態下，由于合成爐連鎖停車， 合成爐內充入大量氮氣， 壓力（70～80 kPa）較大，導致酸霧分離器中的壓力驟然增大，使得酸霧分離器中的冷凝鹽酸依然被氮氣吹到了事故風機里，鹽酸從事故風機出口噴出，污染了地面，同時腐蝕了事故風機及周圍的設備和管線。曾設想把酸霧分離器中分離出來的鹽酸排到鹽酸罐區的廢酸罐里，但是由于酸霧分離器位于廠房的最高層，距離地面將近20 m 高，如果配置排酸管道還要在地面鉆洞，工程較麻煩。再者，由于酸霧分離器與事故風機入口直接相連，酸霧分離器內部是負壓，鹽酸也很難排出。雖然在酸霧分離器底部設置了排酸閥門，可以靠人工排酸，通過調小事故風機的抽力把鹽酸排出后恢復風機正常運行。但酸霧分離器內鹽酸無法徹底排干凈。另外，由于頻繁停合成爐（該單位停合成都是待進入合成爐氫氣流量降到400 m3/h時，按下緊急停爐按鈕，氯氣和氫氣管道會迅速向合成爐內充入氮氣），氮氣充入合成爐內造成系統壓力增加，再加上事故風機在運行時難免會有震動，最后造成自制的酸霧分離器在一些接管及法蘭的焊縫處也出現了裂縫，冷凝鹽酸中揮發出來的氯化氫泄漏出來，污染了環境。第一次改造最終以失敗告終。

圖2 合成爐吸收第一次改造后工藝流程圖

3.2 第二次技術改造

第一次改造沒有徹底解決U 型彎管道中積存冷凝酸的問題。但是由于障礙物的存在，U 型彎管道不能取直。于是利用原設計中的事故風機（風機），利用已有的抽鹽酸貯槽中氯化氫氣體的水力噴射器。工藝中設計的水力噴射器是用來抽出鹽酸貯槽中揮發出來的氯化氫氣體，用水吸收成鹽酸的設備。鹽酸貯槽揮發出的氯化氫氣體進入水力噴射器，被水吸收后進入循環液槽。來自公用工程的純水進入循環液槽，用循環液泵分3 路送出：（1）作為回流返回循環液槽；（2）進入尾氣吸收塔和事故尾氣吸收塔，吸收部分氯化氫氣體后，再進入兩級降膜吸收器吸收氯化氫氣體生成濃鹽酸，降膜吸收器未被吸收的氯化氫氣體分別進入尾氣吸收塔和事故尾氣吸收塔進一步吸收，尾氣塔頂未被吸收的尾氣使用風機和事故風機排空；（3）循環液泵出口第三部分進入水力噴射器，吸收鹽酸貯槽中揮發的氯化氫氣體后進入循環液槽，未被吸收的尾氣排空。切斷事故尾氣吸收塔（尾氣吸收塔）出口與事故風機（風機）之間的管道，增加了一個DN100 的PVC 三通，三通的一端安裝了一個DN100 的塑料閥門（閥1 和閥3），與大氣相通，另一端用DN100 的PVC 管道與水力噴射器入口相連，并有閥門（閥2 閥4）控制，取消了原設計中的風機，見圖3。

圖3 第二次改造后流程示意圖

在氯化氫合成工序在點合成爐需要抽負壓時，只需關閉事故降膜吸收出口三通與大氣相通的閥門（閥1），打開去水力噴射器的閥門（閥2），就可以利用水力噴射器給合成爐抽負壓了。如果負壓不能達到點合成爐的要求 （把一張A4 紙放在合成爐的爐門剛好被吸住），可以通過提高循環液泵的壓力（增加水力噴射器的抽力）或者調節鹽酸貯槽頂部揮發氯化氫氣體進入水力噴射器的閥門（閥5），也可調節尾氣吸收塔至水力噴射器的閥門（閥4）使壓力達到要求。待合成爐點火成功正常運行后，打開事故降膜吸收器頂部去大氣的閥門（閥1），關閉事故降膜吸收器去水力噴射器的閥門（閥2）并恢復尾氣吸收塔至水力噴射器的閥門（閥4）鹽酸貯槽至水力噴射器的閥門（閥5）點合成爐之前的開度即可。通過這樣的改造，去掉了事故尾氣吸收塔至事故風機之間的U 型彎管道， 解決了管道中積存冷凝鹽酸的難題。這樣的改造省去了事故尾氣吸收塔到事故風機之間的管道，而且節省了2 臺風機，節省了耗電。1 臺風機耗電5 kW/h，這樣一年可以節電5×2×24×365=87 600（kW/h）。最重要的是通過改造后，即使有緊急停車事故，合成爐內充氮后不會有鹽酸噴出了。因為事故尾氣吸收塔頂端直接與大氣相連，氮氣可以直接排到大氣中，避免了未改造前氮氣把U 型彎管道中鹽酸吹出的危險。第二次改造是成功的。

4 結語

鹽酸的腐蝕性很強，一旦泄漏將會對設備管線等造成嚴重腐蝕。 目前很多兄弟單位的氯化氫合成工序的工作環境與鹽水工序和電解工序相比，工作環境都是較差的， 這就需要通過科學的技術措施來改善氯化氫工序的作業環境。該公司氯化氫工序通過不斷的實踐和改造，從根本上解決了管道中積存冷凝鹽酸污染地面和腐蝕設備及管線的難題。不但使生產環境得到了改善，而且減輕了對相關設備的腐蝕，延長了設備及管道的使用壽命。