氯化氫合成爐改造研究

張 波，邊偉軍，張國奇

（陜西北元化工集團有限公司，陜西 榆林 719319）

氯化氫合成爐改造研究

張 波，邊偉軍，張國奇

（陜西北元化工集團有限公司，陜西 榆林 719319）

介紹了氯化氫氣體石墨合成爐存在的問題并提出了改造措施。

合成爐；蒸汽；純水；視鏡；腐蝕

1 合成爐副產(chǎn)蒸汽的改造

原合成爐副產(chǎn)蒸汽壓力最高為0.25 MPa，在陜西北元化工集團有限公司分廠實際生產(chǎn)過程中蒸汽產(chǎn)量大、用量少，不但造成大量蒸汽浪費，而且合成爐蒸汽放空時產(chǎn)生噪音超過85 dB，對一線員工工作環(huán)境也產(chǎn)生很大影響。根據(jù)合成爐生產(chǎn)廠家提供的設備的參數(shù)（見表1），合成爐副產(chǎn)蒸汽最高工作壓力為0.40 MPa，可以把合成爐副產(chǎn)蒸汽壓力提高至0.36 MPa并至公司中壓蒸汽網(wǎng)使用，減少蒸汽的浪費，見圖1中點畫線部分。

在去蒸汽分配臺管線手動閥前增加1條去中壓蒸汽網(wǎng)的管線并加手動閥，達到蒸汽回用的目的。同時，原合成爐的安全閥整定壓力為0.30 MPa，重新更換整定壓力為0.38 MPa的安全閥即可。經(jīng)過近4個月的運行觀察，合成爐各項指標均正常，蒸汽提壓后設備未出現(xiàn)異常狀況。本次改造費用為5 000元，改造后每年可回收利用蒸汽4萬t，節(jié)約320萬元。

2 合成爐燃燒段冷卻介質(zhì)的改造

合成爐燃燒段在正常工作時火焰溫度在800℃左右，其產(chǎn)生的熱量被燃燒段中的夾套水帶走，而作為冷卻介質(zhì)的夾套水是正常工業(yè)用循環(huán)水，由于其水質(zhì)較差，在設備中運行時間過長，會使合成爐石墨塊中的換熱孔堵塞，并且循環(huán)水中的雜物會累積到夾套底部，從而使石墨換熱系數(shù)變小，石墨塊由于溫度梯度增加而損壞。通過分析純水（無離子水）和循環(huán)水的指標可以看出，使用純水能有效降低雜質(zhì)對合成爐的損害，見表2。

表1 組合式石墨氯化氫合成爐設計參數(shù)

圖1 蒸汽回收改造工藝

表2 2種水指標對比

利用給合成爐供純水的純水罐，安裝2臺流量為20 m3的離心泵（1開1備），把純水送至合成爐燃燒段換熱后回至純水罐，燃燒段冷卻介質(zhì)改造前后見圖2。

圖2 燃燒段冷卻介質(zhì)的改造

為了防止合成爐燃燒段缺水而燒壞石墨塊，通過分析對新增的項目制定了以下防范措施。

（1）把2臺純水泵增加互鎖功能，同時在2臺泵出口增加止回閥，這樣一旦一臺泵出現(xiàn)故障，另一臺立即自動啟動對合成爐進行補水。

（2）在燃燒段回水管線上增加遠傳溫度顯示，由DCS控制室24 h在線監(jiān)控，并設置溫度正常運行范圍及報警。

（3）通過對石墨塊制造數(shù)據(jù)進行分析，把燃燒段回水溫度允許值設定為80℃，一旦運行時溫度超過80℃，DCS操作人員立即熄爐，以確保合成爐安全運行。

（4）加強DCS人員對電腦顯示畫面的監(jiān)控，確保5 min進行1次所有畫面巡檢。

通過該項目的改造，進一步延長合成爐使用壽命，對燃燒段石墨塊清洗由每年1次改為4年1次，有效地延長了合成爐連續(xù)運行時間。

3 對合成爐火焰觀察孔的改造

氯氣和氫氣在合成爐內(nèi)燃燒，其火焰的顏色能直觀地判斷出氯化氫氣體是否過氯、過氫、合成爐燈頭情況及內(nèi)部是否存在漏水情況。由于原料氣體氫氣、氯氣中含有氧、二氧化碳等雜質(zhì)，在燃燒的過程中產(chǎn)生的氯化鈉、三氯化鐵等雜質(zhì)會吸附在火焰觀察口視鏡的表面，嚴重影響巡檢人員對火焰顏色的判斷，原來采用的方法是運行3個月左右就熄爐對視鏡進行清理，整個過程工作量不大，但是因為涉及合成爐開停車，就可能造成氯化氫跑冒，導致人員中毒和環(huán)境污染事故。通過對周邊企業(yè)對標學習，決定在合成爐視鏡觀察口安裝1個視鏡清洗裝置，杜絕因為清洗視鏡而帶來的上述風險，見圖3。

圖3 視鏡清洗流程

具體過程為，根據(jù)火焰觀察孔尺寸的大小，利用四氟套管制作1個長為7 cm的短接，并在一面加工出同視鏡尺寸大小一致的凹面，另一面為凸面，并拉出水紋線，利用四氟軟墊片進行密封，同時在四氟短節(jié)截面一段加工出?12的內(nèi)螺紋以便進行閥門的安裝，內(nèi)螺紋底部開?4左右的小孔4個至視鏡安裝方向，以便水能順利噴灑到視鏡上，見圖4。隨后把整個裝置安裝至火焰觀察口，使用時在閥門上接好水管，打開閥門即可把視鏡清洗干凈。

通過增加視鏡清洗裝置，杜絕了因為視鏡模糊而停爐進行視鏡清洗，避免了發(fā)生人員中毒和環(huán)境污染事故的發(fā)生，延長了合成爐運行時間。

圖4 視鏡清洗器示意圖

4 對進合成爐氫氣管線進行材質(zhì)優(yōu)化

原設計進合成爐氫氣管線為普通碳鋼，由于進合成爐的氫氣和氯氣均含有水分，在合成爐內(nèi)燈頭處燃燒時會產(chǎn)生鹽酸，鹽酸順著燈頭內(nèi)壁移動至進合成爐氫氣管線中，隨著時間的延長，鹽酸會對碳鋼進行腐蝕穿孔，進而發(fā)生氫氣泄漏，進爐氯氣管線改造示意圖見圖5。

由于在原料氣中氫氣和氯氣含水不可能完全除去，所以要減少鹽酸對氫氣管道的腐蝕只能對氫氣管道進行改造，對管道進行襯塑。氫氣進合成爐溫度控制范圍為10～20℃，綜合考慮符合這種條件且價格比較便宜的內(nèi)襯材質(zhì)，選型為聚烯烴（PO）即可。

圖5 進爐氫氣管線改造示意圖

通過上述4方面的改造，能有效地延長氯化氫合成爐的運行時間，達到設備按計劃進行檢修，杜絕設備、工藝、安全環(huán)保隱患的存在，為整個系統(tǒng)穩(wěn)定提供了有力的保障。

Reformation and research ofhydrogen chloride synthetic furnace

ZHANG Bo，BIAN Wei-jun，ZHANG Guo-qi

（ShaanxiBeiyuan ChemicalGroup Co.,Ltd.ChemicalBranch，Yulin 719319，China）

The existing problems of hydrogen chloride graphite synthetic furnace are introduced，and improvementmeasures are putforward.

synthetic furnace；steam；pure water；mirrors；corrosion

TQ124.4+2

B

1009－1785(2017)08-0025-03

2016-05-31