全石墨副產高壓蒸汽二合一氯化氫合成爐及應用

劉仍禮

（南通星球石墨設備有限公司，江蘇 南通 226541）

全石墨副產高壓蒸汽二合一氯化氫合成爐及應用

劉仍禮

（南通星球石墨設備有限公司，江蘇 南通 226541）

介紹了全石墨副產高壓蒸汽二合一氯化氫合成爐的特點和工藝流程。通過回收利用余熱技術副產壓力為0.8～1.2 MPa蒸汽，達到了節能降耗、增效的目的，提高了化工廠整體經濟效益。

石墨；氯化氫；合成爐；高壓蒸汽

副產蒸汽的氯化氫合成爐，國內主要有2種：一種是使用鋼制水夾套氯化氫合成爐副產蒸汽。這種鋼合成爐在爐頂部和底部容易受腐蝕，使用壽命短，滿足副產蒸汽的應用范圍，但氯化氫的純度得不到保障；另一種是使用石墨制的氯化氫合成爐副產熱水或0.2～0.3 MPa壓力的蒸汽。由于石墨是非金屬脆性材料，受強度和使用溫度的限制，采用該方法副產的熱水或低壓蒸汽熱能利用只能達到40%，應用范圍同樣有限。為了使氯化氫的純度和副產蒸汽的利用率同時滿足，南通星球石墨設備有限公司開發出新型的全石墨副產高壓蒸汽二合一氯化氫合成爐。

1 全石墨副產高壓蒸汽二合一氯化氫合成爐簡介

1.1 工藝流程

該合成爐工藝特點是操作在負壓下進行，氫氣、氯氣合成以及氯化氫冷卻都在爐內完成。由氫氣處理工序來的氫氣經氫氣穩壓閥、氫氣緩沖罐穩定壓力再經孔板流量計計量自動閥控制后，與由氯氣處理工序來的經氯氣穩壓閥、氯氣緩沖罐穩定壓力再經孔板流量計計量自動閥控制的氯氣以1.05∶1.00的摩爾比，進入氯化氫合成爐，在燈頭上燃燒，生成的HCl氣體從石墨合成爐頂部經冷卻器冷卻至常溫后送VCM等工序使用。

副產蒸汽流程：純水槽中純水經過高壓水泵加壓、自動閥控制進入合成爐高溫段，吸收氯化氫氣體的反應熱后產生過熱水，通過管道（汽包與蒸汽發生段有一定的液位差）進入汽包，部分水氣化成蒸汽產出，大部分熱水自循環回流。

1.2 技術特點

1.2.1 氯化氫合成爐石英燈頭[1]

采用合成爐配套的專用燈頭，氯氣、氫氣能充分燃燒反應，有效降低了火焰長度及中心火焰溫度，降低了高純鹽酸中游離氯的含量，達到了低于國家現行標準20×10-6的要求。

1.2.2 HCl合成爐視鏡自動清洗裝置

由于燃燒過程中的放熱反應及蒸汽冷凝，從而導致合成爐視鏡在使用過程中出現模糊的現象，影響火焰檢測的精度及人工觀火的準確度。為了不影響使用，需要定期停車拆卸視鏡口進行人工清洗，不僅增加了工作強度，同時經常開停車也影響設備的使用壽命。南通星球石墨設備有限公司開發出的視鏡清洗視裝置可在合成爐正常生產的過程中對視鏡進行清洗，極大方便了操作人員的使用。

1.2.3 氯化氫合成爐控制系統[2]

控制系統包括合成爐，所述合成爐分為上、中、下3段，三者均由石墨筒體及套在筒體外的鋼制殼體構成，并形成3個互不導通的夾層，下段通過一管道與中段的鋼制殼體導通，該下段與中段、中段以及上段均設置有冷卻水循環通道，其特點如下。

（1）合成爐下段為燃燒段，爐口底部連通有氯氣進氣管線、氫氣進氣管線以及氮氣管線，爐口兩側分別設置一點火槍以及一火焰探測器；

（2）點火槍的空氣進口串接一點火空氣管線，氫氣進氣口串接一點火氫氣管線，該點火氫氣管線的輸入端同時與氫氣進氣管線的輸入端以及氮氣進氣管線的輸入端相連；

（3）合成爐中段冷卻水循環通道的進水口連通有純水進管線，出水口末端連接有閃蒸罐；

（4）該閃蒸罐的出氣口并列串接一蒸汽回收管線以及一蒸汽放空管線,合成爐上段的氯化氫出口串接一氯化氫出氣管線，該管線分別連通至氯化氫尾氣塔、氯化氫分配臺以及氯化氫連通管，該合成爐上端還配備有溫度計。

1.2.4 副產高壓蒸汽合成段

合成爐石墨筒體采用特殊的碳纖維增強結構。石墨筒體連接采用特殊的密封材料，雙密封；副產較高蒸汽壓力的夾套活動膨脹節采用氟橡膠圈+填料雙層密封。

2 應用

氯氣與氫氣反應生成氯化氫時伴隨釋放出大量反應熱，完全可以用來副產蒸汽[3]。副產高壓蒸汽合成爐在高溫區段和合成爐頂部以及底部容易受腐蝕的區段，采用不透性石墨材料制作。采用這種方法不僅克服了氯化氫純度低和副產低壓蒸汽利用率低的缺點，又克服了合成段的頂部和底部容易腐蝕的缺點，從而使氯化氫合成的熱能利用率提高到70%，副產蒸汽壓力可在0.2～1.4 MPa間任意調節，可并入蒸汽網使用，使熱能得到充分利用。

3 結論

此全石墨副產高壓蒸汽二合一氯化氫合成爐與副產高壓蒸汽的鐵爐子相比有以下優點。

（1）氯化氫中不含鐵，生產出的高純鹽酸質量分數為 31.2%～32.2%，Ca2+為 0.235 mg/L，Mg2+為0.312 mg/L、Fe3+為 0.174 mg/L，全部符合要求。

（2）合成爐筒體不受腐蝕。

目前，氯堿企業氯化氫合成爐生產氯化氫的產能約600萬t/a，1 t氯化氫可產生700 kg的高壓蒸汽，若全部應用該項技術，可有294萬t/a高壓蒸汽被合理利用，節能能力可達35萬tce/a。可使氯化氫合成的熱能利用率提高到70%，節能效果顯著。

［1］張進堯，張 藝，夏 斌，等.一種氯化氫合成爐石英燈頭.ZL2014 2 0812995.7 2015-05-13.

［2］王俊飛，黃國民，何志峰.一種氯化氫合成爐控制系統.ZL 2014 1 0519600.9 2016-06-08.

［3］路利霞，谷中鳴.氯化氫合成爐余熱利用的可行性分析.河南化工，2008（25）.

Application of full graphite by-product high pressure steam two in one hydrogen chloride synthetic furnace

LIU Reng-li
（Nantong Xingqiu Graphite Equipment Co.,Ltd.,Nantong 226541，China）

The thesis introduced the characteristic，technological process and operation of 2 in 1 byproduct high pressure steam hydrogen chloride synthetic furnace.The goal of energy-saving and efficiency-improving can be attained by recovering waste heat and generating the steam with the pressure of 0.8～1.2 MPa.Therefore，it is very practical in enhancing the whole economic benefit for chemical factories.

graphite；hydrogen chloride；synthetic furnace；high pressure steam

TQ124.4+2

B

1009-1785(2017)09-0029-02

2017-05-04