氯化氫合成爐燈頭在線清洗

王曉明

(內(nèi)蒙古君正化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 烏海 016000)

2018年檢修期間,內(nèi)蒙古君正化工有限責(zé)任公司(以下簡稱“內(nèi)蒙古君正”)對氯化氫合成爐實施了升級改造，采用南通某公司SZL-1 600副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐，該合成爐石英燈頭采用兩環(huán)火“氫包氯”混合燃燒模式。

新裝置在運行過程中燈頭結(jié)垢堵塞嚴重，滅爐清洗燈頭頻率約1個月1次。電解送至合成爐的氫氣中攜帶含堿水蒸氣。雖然氫氣處理過程能夠去除大部分的堿性冷凝液，含堿量也會隨著氫氣含水量的降低而減少，但還是有少量含堿水蒸氣隨氫氣進入合成爐。在合成爐運行過程中，氫氣與氯氣燃燒后形成的氯化氫與堿性水蒸氣混合發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽類物質(zhì)，附著在燈頭壁上，隨著運行時間的延長，鹽類結(jié)晶物質(zhì)積聚，造成燈頭堵塞，影響氫氣流通量，致使氫氣與氯氣混合燃燒不均，從而影響氯化氫合成純度。

一般處理燈頭堵塞的措施是：停爐，拆卸燈頭后用水沖洗。由于清洗燈頭必須停止合成爐運行，且合成爐在初始點爐或滅爐之前,由于合成的氯化氫純度不合格而用水吸收制酸，產(chǎn)出的酸無經(jīng)濟價值，同時影響氯化氫產(chǎn)量，因此，燈頭堵塞不僅造成經(jīng)濟損失而且嚴重影響生產(chǎn)的正常運行。合成爐在點爐、滅爐過程中存在較大的安全風(fēng)險，在點爐、滅爐過程，由于爐體頻繁冷卻、收縮，影響石墨換熱塊之間墊片的使用壽命，易出現(xiàn)合成爐漏水、循環(huán)冷卻水失效等故障。

1 合成爐燈頭在線清洗實施方案

結(jié)垢點位于燈頭根部、氫氣石英玻璃管與氯氣石英玻璃管夾層1/3處的內(nèi)外層玻璃筒體之間，也是燃燒火焰底部。經(jīng)化驗分析，結(jié)垢物質(zhì)為氯化鈉結(jié)晶，極易溶于水。由于合成爐體內(nèi)部燃燒溫度較高，實施燈頭在線清洗的難度較大。

通過調(diào)研，氯堿行業(yè)內(nèi)有合成爐燈頭在線清洗的先例，在進爐氫氣管線安裝沖洗裝置，鹽類結(jié)晶物質(zhì)極易溶于水，通過噴水霧化的作用將結(jié)晶物質(zhì)濕潤，再利用氣流的沖刷作用對堵塞物與燈頭進行吹掃分離，從而達到合成爐燈頭在線清洗的目的。

內(nèi)蒙古君正在借鑒同行業(yè)先例的基礎(chǔ)上，在合成爐進爐氫氣管線上安裝燈頭清洗霧化裝置，經(jīng)過反復(fù)試驗、調(diào)整，最終實現(xiàn)合成爐燈頭在線清洗。為避免氫氣管線阻火器影響噴水霧化效果，將清洗點布置在氫氣管線阻火器之后；另外，為避免垂直管線中的重力作用影響清洗水霧量，最終確定清洗點位于氫氣進爐前的水平管道上(如圖1所示)。為控制進入氫氣管線的清洗水量，盡量使沖洗水全部霧化而隨氣流進入燈頭，選擇Φ10針型控制閥作為沖洗水開關(guān)閥，并且加裝控制手閥，加大對沖洗水量的控制作用。采用霧化噴頭，提高沖洗水的霧化效果，霧狀水氣跟隨氣流帶入燈頭，將堵塞燈頭結(jié)晶物濕潤、沖刷，結(jié)晶物潮濕后通過氣流將結(jié)晶物帶走，達到對合成爐燈頭清洗的目的。選擇合成爐循環(huán)純水為沖洗水，循環(huán)純水雜質(zhì)較少，且溫度適宜，避免沖洗水溫度較低而導(dǎo)致合成爐燈頭炸裂，或溫度較高汽化而影響沖洗效果。

圖1 清洗噴頭安裝位置示意圖Fig.1 Installation position of cleaning sprayer

2 合成爐燈頭在線清洗的操作方法

(1)在合成爐正常運行送氣狀態(tài)下，氫氣流量1 600 m3/h。燈頭在線清洗前，將氫氣流量降至800～1 000 m3/h，通過手閥對氯氣、氫氣流量進行限位，避免結(jié)晶堵塞物質(zhì)清除后，氯氣和氫氣流量出現(xiàn)大幅度波動。

(2)排出沖洗水管線內(nèi)部空氣，在通水狀態(tài)下，將通水軟管與針型控制閥可靠連接，并使用管卡進行固定，避免空氣進入爐內(nèi)發(fā)生爆炸事故。

(3)使用合成爐循環(huán)純水(85 ℃)進行沖洗，避免使用常溫水或低溫水造成燈頭炸裂；純水壓力>0.3 MPa為宜。

(4)在線清洗過程中由視鏡觀察口觀察火焰顏色、偏燒情況是否有所好轉(zhuǎn)，通過針型閥適時調(diào)整沖洗水流量，并且觀察氯、氫氣流量變化。

(5)通過視鏡觀察燈頭火焰情況，在線清洗10～15 min(具體時間根據(jù)堵塞情況而定)。在線清洗完畢后，關(guān)閉清洗水閥門，拆除通水軟管。

(6)在沖洗過程中，根據(jù)沖洗水量情況，不定期打開氫氣管線排凈閥門，將管線內(nèi)部積水排出，避免管線大量積水出現(xiàn)氫氣管道液封事故。

3 合成爐在線清洗的實施效果

內(nèi)蒙古君正共有7臺合成爐，開6備1。首先在5#和7#合成爐安裝了燈頭在線清洗裝置。當5#合成爐運行過程出現(xiàn)火焰發(fā)黃、偏燒，燈頭堵塞等情況時，利用在線清洗裝置清洗了7～10 min。清洗后，火焰顏色及火焰燃燒寬度有明顯改善，仍可連續(xù)運行，效果較好。從外部通過火焰燃燒情況觀察,燈頭堵塞區(qū)域大部分被沖洗去除，仍有小部分區(qū)域的堵塞無法去除，在線清洗裝置的噴頭還需進一步改善，使清洗過程無死角地覆蓋燈頭堵塞范圍。

目前，內(nèi)蒙古君正7臺合成爐全部安裝了燈頭在線清洗裝置，有效緩解了燈頭堵塞狀況。