鹽酸合成爐安全運行總結(jié)

劉 姍，吳曉寧，蘇發(fā)東，馬光飛

（甘肅稀土公司新材料股份有限公司，甘肅白銀730900）

甘肅稀土新材料股份有限公司燒堿廠（以下簡稱燒堿廠），高純鹽酸6 萬t/a，鹽酸合成爐為正壓式下自動點火三合一鹽酸合成爐（型號SYHL-200）。由氯氫處理來的氯氣和氫氣分別經(jīng)過氯氣緩沖罐、氫氣緩沖罐、氫氣阻火器和各自的壓力及流量調(diào)節(jié)閥，以一定的比例（氫氣、氯氣體積比1.10∶1～1.40∶1）進入石墨合成爐底部的石英燈頭，氯氣走石英燈頭的內(nèi)層，氫氣走石英燈頭的外層，二者在石英燈頭前混合燃燒，合成的氯化氫向上經(jīng)冷卻吸收與尾氣塔來的稀酸一起吸收制成鹽酸，未被吸收完全的尾氣（大部分是不凝性氣體）經(jīng)過尾氣吸收塔再次吸收處理達標后排放。冷卻水罐的純水由泵輸送至石墨合成爐冷卻段和吸收段與合成氯化氫的溶解熱進行熱交換，然后經(jīng)過板式換熱器，與循環(huán)水冷卻后回到冷卻水罐，如此循環(huán)。針對鹽酸合成工藝運行過程中易出現(xiàn)的突發(fā)問題 （比如原料氣純度不夠、造成氯氣外泄等；吸收水斷流，造成爐溫、爐壓升高緊急滅爐；氯氣、氫氣流量波動，緊急聯(lián)鎖滅爐；操作不當造成氫氯比例失調(diào)）。故在生產(chǎn)實際應(yīng)做好以下檢查工作。

1 開車前原料分析與工藝檢查

三合一鹽酸合成爐可使用原氯、尾氯或混合氯生產(chǎn)鹽酸， 原料氣的指標包括氫氣體積分數(shù)大于98%，氫中樣體積分數(shù)小于0.4%，氯的體積分數(shù)大于70%，氯中氫的體積分數(shù)小于2%。造成氫氣純度下降因素：（1）氫氣系統(tǒng)溫度高，含水高；（2）氫氣系統(tǒng)雜氣高（如氮氣）；（3）合成爐在使用氮氣置換過程存在死角。

在點爐之前分析氫氣及氯氣的相關(guān)指標，尤其是氫氣指標分析，且根據(jù)實際生產(chǎn)情況，確保置換時間和壓力，在爐體雜氣置換過程中不留死角，防止在點爐過程出現(xiàn)氫氣爆鳴等。其次，對前道工序進行檢查， 尤其是電解系統(tǒng)充氮置換管線閥門檢查。采取氮氣吹掃氫氣管道，且氮氣物理性質(zhì)與氫氣性質(zhì)相似，都不溶于水，使用焦性沒食子酸吸收氫氣中的氧，測定氫氣純度。該方法不能識別氫氣系統(tǒng)是否含有氮氣，故在全線停車后，再次開車，必須檢查電解氫氣充氮系統(tǒng)閥門，防止氮氣進入氫氣系統(tǒng)[1]，造成氫氣不純，出現(xiàn)過氯；其次是及時檢測鹽酸濃度和鹽酸中游離氯的含量，不能僅將氯氣、氫氣流量及體積比值作為安全運行判定的依據(jù)；最后，在生產(chǎn)過程中對氫氣系統(tǒng)溫度進行嚴格控制。

2 吸收水系統(tǒng)檢查

吸收水斷流，爐內(nèi)氯化氫氣體在短時間內(nèi)大量累積，爐壓、爐溫升高，尾氣管炸裂。 吸收水斷流主要原因有純水系統(tǒng)供應(yīng)出現(xiàn)障礙和吸收水泵故障。

（1）吸收純水生產(chǎn)系統(tǒng)故障

由于生產(chǎn)系統(tǒng)純水制備工序蒸汽與鹽水精制工序使用同一蒸汽系統(tǒng)。生產(chǎn)系統(tǒng)蒸汽壓力下降，含堿化鹽水串入蒸汽系統(tǒng)，導致回收至純水系統(tǒng)蒸汽冷凝水含堿升高，進入純水反滲透膜，導致RO 反滲透膜通量急劇下降，純水產(chǎn)量故障，造成緊急停爐；其次，定期檢測純水生產(chǎn)系統(tǒng)回收蒸汽冷凝水的pH 值及電導率，防止回收冷凝水含堿高等造成純水質(zhì)量波動，被動生產(chǎn)。

（2）吸收水泵不上液

在正常倒泵過程中，吸收水泵突然斷流，再次起停仍不上液，泵腔吸入空氣，打破泵腔真空度，極易造成泵不上液。

在設(shè)計時未考慮到當?shù)貧夂驐l件，均未裝設(shè)泵腔排氣閥，崗位操作人員在倒泵過程中，啟動泵時泵腔未進行排氣，導致運行泵時泵腔吸入空氣，吸收水斷流，爐內(nèi)氯化氫氣體含量急劇上升導致爐壓升至26 kPa，尾氣管線斷裂，稀酸外泄，執(zhí)行緊急停爐，降電流。對此，在吸收水泵進口各加裝DN25 排空閥，在啟用備用泵之前，先用吸收水進行灌注，排氣后再啟泵，停用泵使用排空閥對泵腔進行排空，防止吸收水管線凍結(jié)。

3 正常生產(chǎn)監(jiān)控

生產(chǎn)中， 一般要求保持氫氯比例在1.10∶1~1.35∶1，氫氣、氯氣的最佳流量是根據(jù)爐內(nèi)火焰顏色、氣體的實際純度及壓力，及時觀察鹽酸濃度、游離氯含量、氫氣流量調(diào)節(jié)閥及氯氣流量調(diào)節(jié)閥的開度。在夏季生產(chǎn)中，氫氯比值稍高一般控制在1.27~1.35，夏季氣溫高，生產(chǎn)系統(tǒng)溫度稍高于冬季溫度，氫氣含水量較大，比值過低（實際生產(chǎn)低于1.25），極易出現(xiàn)游離氯升高現(xiàn)象，即合成爐過氯；其次，及時關(guān)注合成爐冷卻系統(tǒng)溫度， 板換壓力等工藝參數(shù)，如果循環(huán)水冷卻水長期在40~60 ℃運行，極易在合成冷卻板換中形成鈣質(zhì)結(jié)垢，堵塞換熱系統(tǒng)，造成合成爐下酸溫度升高，極易造成緊急停爐，及時倒板換并清理；做好循環(huán)水水質(zhì)監(jiān)測和敞開式循環(huán)水池防護工作，尤其春秋季節(jié)，風沙或落葉較多進入循環(huán)水系統(tǒng)，極易堵塞板換，造成爐體溫度升高；在工藝檢測中，及時觀測爐體冷卻水溫度、溫差及板換運行壓力，溫差越低或板換壓力有逐漸升高趨勢，說明板換堵塞換熱效果下降，及時倒板換進行清理。冬季生產(chǎn)時確保氯氣輸送溫度及氫氣輸送溫度，尤其是在北方寒冷天氣，氫氣系統(tǒng)使用蒸汽伴熱管伴熱，否則易出現(xiàn)進合成爐阻火器因積水或因腐蝕的銹渣堵塞阻火器，造成進爐氫氣調(diào)節(jié)閥開度開至90%以上，但流量仍不能滿足使用要求，必須及時倒爐，清理阻火器；其次，冬季生產(chǎn)時氫氣溫度過低，氫氣管道積水增多，氫氣壓力不穩(wěn)，或由于冷凝水含量過高造成合成爐燈頭炸裂也是導致合成爐緊急滅爐的關(guān)鍵因素之一，冬季生產(chǎn)加強氫氣系統(tǒng)排水，防止冷凝水聚集。

4 合成爐停爐操作

在合成爐停爐操作過程中，必須在確保氫氯配比的情況下，先降低氯氣流量，再同步降低氫氣流量，吸收水流量同步降低。切忌先降氫氣流量或吸收水流量，若先降氫氣流量，極易造成氫氯比例失調(diào)，緊急滅爐；吸收水降低過快，爐內(nèi)氯化氫氣體含量過高，極易造成爐壓升高、尾氣炸裂、鹽酸外泄污染環(huán)境等事故。停爐之后，對爐體進行充氮保護。

5 自動控制系統(tǒng)

鹽酸合成爐系統(tǒng)自動化程度水平已經(jīng)很高，已實現(xiàn)在線火焰監(jiān)控、氯氫流量調(diào)節(jié)、吸收水流量調(diào)節(jié)、比值聯(lián)鎖安全保護、氯氫壓力聯(lián)鎖保護、充氮系統(tǒng)及整流跳閘聯(lián)鎖保護等安全裝置。工藝聯(lián)鎖簡圖見圖1。

在實際運行中，及時檢查氯氣壓力變送器等，防止由于氯氣系統(tǒng)酸泥累積造成差壓變送器失靈，流量、壓力不準確；其次是前系統(tǒng)氫氣或氯氣壓力波動，造成進入合成系統(tǒng)氫氣、氯氣壓力急劇降低至聯(lián)鎖跳閘保護值等緊急滅爐；檢查工藝過程中聯(lián)鎖正確投入，對爐體和安全運行進行保護。

6 結(jié)語

鹽酸生產(chǎn)中使用氯氣及氫氣危險性比較大，且鹽酸泄漏極易造成環(huán)境污染，故在合成爐操作過程中及緊急情況，對操作人員的熟練程度和安全意識要求極高；其次，必須嚴格監(jiān)控各項工藝指標和嚴格按照操作規(guī)程執(zhí)行；在日常生產(chǎn)中，加強實踐，不斷完善自控系統(tǒng)。

圖1 工藝聯(lián)鎖簡圖