氯化氫合成爐點火方式的改進

韓百勝, 顧濤,師紅平

(新疆圣雄氯堿有限公司，新疆 吐魯番 838100)

新疆圣雄氯堿有限公司離子膜法燒堿產能40萬t/a，1期裝置2013年投產，2期裝置在吸收1期裝置經驗后，于2016年投產。氯化氫合成是離子膜燒堿生產裝置的一個重要環節，合成爐是關鍵設備之一，合成爐點火開車是合成爐生產中至關重要的一步。本文中對氯化氫合成爐傳統點火方法進行了改進，大大提高了點火成功率。

1 工藝流程

1.1 傳統合成爐工藝流程

氯氣通過緩沖罐進入氯氣總管，再進入分支管道，經氯氣流量計、調節閥進入氯氣管道阻火器，再進入石墨合成爐；出氫氣緩沖罐的氫氣通過氫氣總管上的分支管道經氫氣流量計進入氫氣管道阻火器，再進入石墨合成爐。氯氣、氫氣在合成爐內燃燒生成的氯化氫氣體經過冷卻后，被送至氯乙烯車間，用于合成氯乙烯；當氯乙烯車間不需要氯化氫氣體或須制高純鹽酸時，氯化氫氣體進入高純鹽酸吸收系統。改造前主物料流程示意圖如圖1所示。

上述工藝中氯氣和氫氣點火旁路閥門的開關手柄被引進合成爐操作室，在點火時使用。操作室與合成爐間有厚厚的防爆墻，避免炸爐對操作人員的傷害。

①—氫氣點火閥門；②—氯氣點火閥門；③—氫氣充氮閥；④—氯氣充氮閥；⑤—氫氣切斷閥；⑥—氯氣切斷閥。

2014年6—12月，1期裝置停車16次,點火情況及事故情況如表1所示。

由表1數據計算可得：平均點火成功率28.8%，噴火率44%，燈頭損壞率3.1%，人員傷害率0.88%。

表1 1期裝置7個月內點火及事故情況

1.2 影響合成爐點火成功率主要因素和完善措施

(1)合成爐點火前須對合成爐氫氣、氯氣管路進行充氮氣置換，置換后管路內充滿不可燃、不助燃的氮氣，其對點火有直接影響。新工藝將置換管路改到切斷閥前，最大限度地減少管路內氮氣的存量。

(2)氮氣置換后對爐內抽負壓，即用空氣置換掉爐內氮氣及氫氣，如果負壓不足，氮氣在爐內積存量大，氧氣純度就會較低，影響氫氣燃燒。此因素可通過調整風機抽力調節，管控好崗位操作即可。

(3)氫氣管路內漏，氫氣泄漏到爐內，會使爐內氫含量超標，存在點爐閃爆風險。此因素可通過維修更換閥門，嚴格執行點爐分析、操作程序來防范。

(4)氣流速度和穩定度影響。因傳統工藝點火旁路管徑較大(DN50)，閥門開度很難控制，流量計在低流量時不能有效監測流量。若閥門開度略大，則管內流速就會很大，將點火棒火焰吹滅或火焰過大，從爐門噴出；若閥門開度略小，管內流速就會很小，氫氣量小，點不著火或火焰不穩定，易熄滅。因車間新員工較多，沒有較高的閥門開度控制技巧，很難將氫氣、氯氣流量控制穩定。

1.3 改造后工藝

為提高合成爐點火成功率，減少事故發生，對合成爐工藝進行優化，優化后的工藝如圖2所示。主工藝部分基本沒有改變，只在合成爐氯氣、氫氣調節閥處各增加了DN25的點火旁路，并在點火旁路上設置流量控制裝置[1]，保證點火時氯氣和氫氣的流量適合點火操作。

①—氫氣限流裝置；②—氯氣限流裝置；③—氫氣充氮閥；④—氯氣充氮閥；⑤—氫氣切斷閥；⑥—氯氣切斷閥。

2017年6—12月，1期、2期系統停車4次,點火情況及事故情況如表2所示。

表2 1期和2期裝置7個月內點火及事故情況

由表2數據計算可得：平均點火成功率95.8%，噴火率0，燈頭損壞率0，人員傷害率0。

查事故記錄可得：2013年3月—2015年12月，點爐時降膜閃爆12次；2016年至今，點爐時降膜閃爆1次(原因是增大流量打開主路調節閥時，陽光充足看不清火焰顏色，且流量處于流量計死區范圍)。可見改造后降膜閃爆次數明顯降低。

2 兩種點火方式對比

2.1 傳統點火方式及缺點

2.1.1 傳統點火方式

①將點著的點火棒放進爐內;②開進合成爐氫氣切斷閥,再開進合成爐氫氣點火DN50閥門(手柄在室內);③氫氣點著后,打開進合成爐氯氣切斷閥,再開進合成爐氯氣點火閥門(手柄在室內); ④氯氣點著后,關閉合成爐爐門，完成合成爐點火(即點火成功)。

2.1.2 傳統點火方式的缺點

實際操作中, 因流量計量程范圍很大(0～2 500 m3/h)，低流量時流量計不能正確顯示數據，閥門的死區各不相同，進氣管徑DN200，造成氫氣、氯氣進爐量很難控制,常出現如下事故：進氣量大致使點火棒被吹滅、爐門噴火；進氣量不穩出現過氫或過氯而發生爆炸，操作人員被燒傷、中毒；此外，因氫氣、氯氣進爐量很難控制，合成爐內常發生過氫、過氯交替出現的情況，這樣的氯化氫進入降膜吸收器經水吸收后，剩余的氫氣、氯氣濃度升高形成爆炸性氣體，引發降膜吸收器內閃爆事件。

2.2 新的點火方式的優點

經過對合成爐點火過程分析總結，在氫氣和氯氣點火管路上各增加一套限流裝置。在合成爐點火時，氫氣點火管路手動閥打開后,氫氣流量為90～100 m3/h，氯氣點火管路手動閥打開后,氯氣流量為70～80 m3/h。由于氣量供應合適，進合成爐氫氣、氯氣很容易被點著，合成爐小氣量點火成功后，關爐門，先后打開氫氣主路調節閥和氯氣主路調節閥，增大合成爐氫氣、氯氣進料量，這樣不再出現爐門噴火、過氯現象和爐內爆鳴，還可大大提高點火成功率，又不會燒傷操作人員和污染環境，也不會過氫、過氯交替出現，避免降膜吸收器閃爆。

新疆圣雄氯堿有限公司發明的該點火方式已獲國家專利。

3 結語

對傳統工藝進行合理優化，再采用新的點火方法后，合成爐點火時崗位操作人員在開點火旁路時，不需調節開度，即使新員工無點火經驗，也可順利成功完成合成爐點火；通過對員工技能培訓，做好點火前準備工作，避開午后到日落時間段點爐，可做到點火成功率為100%；同時基本不會發生合成爐噴火、炸燈頭、人員燒傷事件，從裝置本質安全方面向前推進了一大步。