氯化氢副产蒸汽合成炉装置运行总结

杨健，高自建，苗春葆

（青岛海晶化工集团有限公司，山东青岛266042）

氯化氢副产蒸汽合成炉装置运行总结

杨健，高自建，苗春葆

（青岛海晶化工集团有限公司，山东青岛266042）

介绍了氯化氢副产蒸汽合成炉装置的生产工艺、运行中出现的问题和解决方法。装置的运行情况表明，氯化氢副产蒸汽合成炉具有明显的经济效益和社会效益。

蒸汽；氯化氢；合成炉；能耗；副产

青岛海晶化工集团有限公司氯化氢工段原有氯化氢合成炉8台，生产能力为31%盐酸40万t/a，担负着生产成品盐酸、高纯盐酸和为聚氯乙烯供氯化氢气的生产任务。原氯化氢合成炉均为循环水冷却的夹套式石墨合成炉，装置产能低，氢气和氯气的燃烧反应热被循环水带走，既浪费了热能又增加了循环水的负荷。2007年11月，氯化氢工段新上了1台南通星球产的氯化氢副产蒸汽合成炉，并于2008年3月顺利投产，之后，又陆续更换了3台蒸汽合成炉。目前，4台氯化氢副产蒸汽合成炉运行平稳，生产能力达到预期目标，解决了氯化氢工段装置产能低的问题，副产蒸汽也带来了较大的收益。

1 生产工艺

氯化氢副产蒸汽合成炉的生产工艺主要包含氯化氢气和蒸汽2条生产主线。氯化氢气是在合成炉内产生的。首先，从氯氢处理工段送来的氢气经过阻火器、缓冲罐，被氢气调节阀控制稳压。从液氯工段送来的氯气（一般是尾氯），也经过缓冲罐及调节阀控制稳压，与氢气在蒸汽合成炉炉底灯头处混合燃烧，产生的氯化氢气经过炉内的初步冷却及石墨冷却器的二次冷却后，送至降膜吸收器生产盐酸，或直接送至聚氯乙烯合成工段生产氯乙烯。降膜吸收器生产的盐酸流至盐酸储罐，过量的氢气经过尾气吸收塔放空。

蒸汽是在合成炉的夹套层产生的。从脱盐水站送来的无离子水，经过管道泵加压，送至合成炉夹套的底部，无离子水吸收氢气、氯气的燃烧反应热沸腾蒸发，产生的蒸汽在夹套层顶部排出，送至冷冻站用于制冷。

氯化氢副产蒸汽合成炉生产工艺流程见图1。

2 生产运行情况

新上的4台氯化氢副产蒸汽合成炉最早一台现已运行1年多的时间，其余3台运行时间都超过半年。蒸汽合成炉运行平稳，氯化氢气产能满足生产要求，副产蒸汽也被有效利用。

2.1 氯化氢产能提高

单台氯化氢副产蒸汽合成炉生产能力为100%盐酸90 t/d，是原石墨合成炉产能的2倍。通过实际的运行经验，单台蒸汽合成炉氯气最大流量可达900m3/h。蒸汽合成炉炉体内径为Ø1 300mm，比原合成炉内径大，并且炉膛更高，能提供更大的氯气和氢气反应空间。

另外，为配合蒸汽合成炉的高流量，新合成炉灯头座采用一体式的碳钢衬氟灯座，结构简洁轻便。设有2个氢气灯头、1个氯气灯头，灯头上下贯通，火焰呈直线形喷出。为保证氯气燃烧充分，2个氢气灯头夹着氯气灯头，燃烧时氢气内外包围氯气，使氯气反应完全。

由于蒸汽合成炉夹套层水温高，氯化氢在炉内的初步冷却效果差，为了使高流量的氯化氢气能够充分冷却，蒸汽合成炉配套了封闭的冷却水箱，增加循环水流速及大面积的氯化氢石墨冷却器。这样，使氯化氢气在进降膜吸收器前迅速冷却，基本可以达到与原合成炉一样的冷却后温度，满足生产要求。

2.2 蒸汽的生产

氯化氢副产蒸汽合成炉单台蒸汽产量可达2.6 t/h，蒸汽设计压力为0.3MPa。为了保证装置的长期稳定运行，在实际的操作中大部分时间使装置在中、低负荷的条件下运行。在夏季，氯气流量为500m3/h的情况下，单台合成炉的蒸汽产能可达1.6 t/h，蒸汽压力为0.1MPa左右。

生产蒸汽用的原水是从脱盐水站送来的无离子水，电阻率大于5MΩ。无离子水进入合成炉夹套层后，被加热至沸腾变成蒸汽，送至冷冻站的溴化锂制冷机组，由热变冷，制取7℃冷水，供其他部门使用。

氯化氢副产蒸汽合成炉为生产蒸汽，需要尽量将氯气和氢气的反应热传递给无离子水，所以，新炉的石墨炉体不再是简单的柱型体。新石墨炉体在石墨外壁上打径向孔，孔的深度为壁厚的一半，每个孔之间再轴向、周向相连。新石墨炉体还在炉顶部设2段“块孔式”石墨段，这样就大大提高了石墨炉体的传热系数和传热面积，从而更利于石墨炉体内外壁间的热传递，生产蒸汽。

蒸汽合成炉设“活法兰”，“活法兰”位于蒸汽合成炉壳体的中间部位，其作用类似于温差大设备上的“膨胀节”。由于新合成炉钢壳在点火前后温差可达80℃，特设此结构以消除温差应力引起的钢壳形变。

2008年5月的新老合成炉运行数据见表1。

表1 新老合成炉运行数据

2.3 控制系统与安全连锁

氯化氢副产蒸汽合成炉控制系统采用浙大中控的JX-300集散控制系统（DCS），设1个工程师站、3个操作站和1个观察站。该系统对全部氯化氢生产中近一百五十余个温度、压力等测点进行监控。特别是蒸汽合成炉的氯气、氢气流量的测定与控制，氢气的稳压控制，夹套层液位控制等都起到了关键的作用。此外，该系统还对测点的异常数据进行报警，有效地防止意外事故的发生。

在蒸汽合成炉的设备保护及安全运行方面也做了很多工作。在DCS控制系统中，在蒸汽合成炉上了6个安全连锁。例如：离子膜电解意外停车，蒸汽合成炉连锁停车；氢气压力低，蒸汽合成炉连锁停车；合成炉夹套液位低，不能浸没石墨体，蒸汽合成炉连锁停车等。这些安全连锁的使用，保证了化工生产的安全性，也延长了设备的寿命周期。

3 运行中出现的问题及采取的措施

3.1 蒸汽合成炉夹套水pH值降低，水质浑浊

氯化氢副产蒸汽合成炉长期运行后，发现夹套层锅炉水的pH值逐渐降低，而且从夹套层取样的水质浑浊发红。这些现象主要是因为夹套层锅炉水的长期蒸发，使水的浓缩比逐渐提高，进一步使水的氢离子含量提高，导致pH值降低。而水质发红主要是因为夹套层是铁制壳体，使水中含铁的缘故。针对上述情况，采取了以下措施：（1）每班分析夹套水pH值一次，pH值偏低时加纯碱中和调节；（2）设夹套水排放口，小流量连续排放夹套水，排放的夹套水回流到循环水系统；根据水质的浑浊程度，全部排放更换夹套水。

3.2蒸汽合成炉夹套上水压力不稳

蒸汽合成炉炉体安装位置高于地面6m，且夹套内带压，要求无离子水上水压力必须高于0.3MPa。无离子水压力大部分时间都能满足这一要求，但在其他部门用水高峰时段水压会降低。曾经出现过夹套高温水回流，将塑料流量计烫坏的事故。对此采取2项措施：（1）在夹套水上水管加逆止阀；（2）在无离子水总管上加装管道泵，防止水压不稳，热水倒流。

3.3 燃烧器灯头结垢

蒸汽合成炉的灯头结垢主要是因为氯气夹带的酸雾和氢气夹带的碱雾长期在灯头处积累形成的。结垢会使灯头的混合效果变差，甚至会产生对生产有害的游离氯。对此，每40天左右拆检一次燃烧器，查看并清除灯头结垢。另外，该公司于2008年8月淘汰了隔膜法电解，全部使用离子膜法电解，至此，氯气、氢气的夹带物也大幅减少。

3.4 石墨炉体密封垫渗漏

4台蒸汽合成炉出现过几次石墨炉体密封垫渗漏的事故。最严重的一次是火焰观察口的密封垫发生渗漏，导致夹套水渗入炉内，并将燃烧火焰熄灭，最终使后续部门连锁停车。密封垫渗漏完全是偶然性事故，但副产蒸汽合成炉的密封大部分都是挤压式的密封，密封点多，密封面积大，密封垫的渗漏事故不得不防。首先在设备运行中尽量使夹套层在低压状态下运行，使炉内与夹套内压力尽量平衡，则不容易发生渗漏。其次，加强巡检频次，如发现合成炉的凝水增多，则很有可能发生密封垫渗漏。再次，对视镜及防爆膜等处便于拆卸的密封点进行周期性检查，及时更换密封垫。另外，对密封垫的采购也要进行监督，一定要买质量好的聚四氟乙烯密封垫。

4 结语

氯化氢副产蒸汽合成炉投用后，首先，解决了氯化氢产能不足的问题，为后续部门的生产提供了充足的条件，并且给氯化氢工段留出了几台备用设备，给生产留下了更大的调节空间。其次，蒸汽合成炉使用无离子水，很大程度上缓解了石墨炉体结垢，可节省石墨炉体每年除垢清洗的费用。同时，氯化氢副产蒸汽合成炉最大的优点就是利用了氯气与氢气燃烧时放出的反应热，并将反应热转变成低压蒸汽，再以蒸汽做为冷冻站制冷的热源。按现有氯化氢副产蒸汽合成炉低负荷的生产条件，单台合成炉每小时可生产蒸汽约1.6 t，保守地按蒸汽成本120元/t计算，每天可节省费用4 600余元，按单台合成炉设备投资80万元计算，6个月就可收回成本，经济效益十分显著。同时，氯化氢副产蒸汽合成炉也使能耗大大降低。

Operating summary on synthetic furnaceequipmentof hydrogen chlorideby-product steam

YANG Jian,GAOZi-jian,MIAOChun-bao
(Qingdao Haijing ChemicalCo.,Ltd.,Qingdao266042,China)

Production process,problemsexisting in operation and solutionsofsynthetic furnace equipmentof hydrogen chloride by-product steam was introduced.Synthetic furnace of hydrogen chloride by-product steam had bettereconomic and socialbenefits.

steam;hydrogen chloride;synthetic furnace;energy consumption

book=15,ebook=98

TQ124.2

B

1009－1785(2010)07－0015-03

2009-04-16