氯化氢合成生产稳定运行的探讨

杨得红

（青海盐湖工业化工公司氯碱厂，青海 格尔木 816000）

许多氯碱企业在开试车时以及生产过程中，氯化氢合成的生产都出现过不同程度的不稳定情况，小到系统压力不稳，波动大，燃烧不稳定，氯化氢气体游离氯超标，大到合成设备及管道系统爆炸等事故。青海盐湖工业股份化工公司氯碱厂自2010年11月试车投料运行以来，氯化氢合成工段也出现过很多问题，经过近一年来针对性的改进，目前，氯化氢合成已基本趋于平稳生产。

1 生产工艺原理及流程简述

由电解工序来的原料气，湿氯气和湿氢气经各自的处理系统处理后，按一定比例在合成炉内燃烧，反应生成氯化氢气体，并产生大量的反应热（184.21kJ）。为保证氯气反应完全，防止游离氯超标对氯化氢质量的影响，氢气需比理论值过量5%～10%。反应生成的氯化氢气体可以通过盐酸吸收装置被纯水吸收制备自用31%盐酸，也可冷却后送往下游工段合成VCM单体。

2 氯氢处理过程中氯化氢合成不稳定的影响因素

氯化氢合成的原料氯气和氢气的处理及输送过程至关重要，其生产过程中的不稳定将直接影响氯、氢气体的纯度、质量及流量的稳定性。

（1）在氯气的冷却过程中，一定要控制冷却后氯气温度为12～15℃。温度太高，水分多、干燥耗酸量大；温度太低，如在9.6℃时，湿氯气中的水蒸气会与氯气生成Cl2·8H2O结晶，造成设备、管道的阻塞并损失氯气，还可能造成钛冷却器损坏。硫酸吸水是放热反应，干燥产生的热量通过换热器由循环水及时带走，冷却温度的控制通过调节循环水和冷却水的流量来实现。为了使氯中含水小于100×10-6，进入干燥塔的浓硫酸的H2SO4质量分数应大于98%，且温度应尽量低，但也不要过低，通常控制酸温为12～15 ℃， 以防硫酸溶液生成 H2SO4·2H2O，H2SO4·H2O等结晶，造成设备和管道的阻塞，影响生产。

（2）氢气的洗涤是在氢气洗涤塔内完成的，氢气与经洗涤液冷却器冷却到约40℃的循环洗涤液逆流接触，氢气被冷却，氢气中大约75%～80%的水分得到冷凝，并除去了大部分氢气中所夹带的碱雾。从氢气洗涤塔顶部出来约45℃的氢气经氢气压缩机加压至 0.10～0.12 MPa（G），温度升至 50 ℃左右，为防止输送管路低温结冰，需减少氢气的含水量，因此，设置Ⅰ、Ⅱ段氢气冷却器，分别用循环水和冷冻水将氢气冷却至15℃，再经装有专业过滤芯的水雾捕沫器除去氢气夹带的水雾后经氢气分配台送至下游工序。

（3）氯、氢处理过程是制备纯洁氯、氢气体的主要环节，应严格依据工艺要求精心操作，尤其是每一个阶段的温度控制更为重要，任何一个环节的温度控制不佳，均会影响氯氢气体的除水效果，也会造成管道结晶和结冰的危险，影响气体流通输送；氯、氢洗涤不好也会带来工艺危害，会在后续设备和管道内带来盐结晶和碱结晶，严重会致密酸雾捕沫器和水雾捕沫器的滤芯，造成后续气体压力下降，影响氯氢气体的正常流通输送。

3 注意事项和处置措施

（1）湿氯气采用洗涤、冷凝、水雾分离、浓硫酸干燥等步骤进行处理，操作中的控制都至关重要。比如，夏季温度较高，循环水温度也较高，应注意观察洗涤塔循环氯水的温度，如果循环氯水的温度超过45℃，会影响氯气中水蒸气的冷凝，造成后续氯处理的负担加重，浓硫酸消耗增加，处理后的氯气氯中含水超标等；冬季温度较低，循环水温度和管道环境温度较低，应注意控制冷却过程中氯气的温度和干燥浓硫酸的温度，以防温度过低形成Cl2·8H2O、H2SO4·2H2O和H2SO4·H2O结晶，造成管道和设备堵塞、损坏。

（2）湿氢气采用洗涤、冷凝、水雾捕沫等步骤进行处理，洗涤是洗去湿氢气中夹带的碱雾；冷凝是将湿氢气中大量的饱和水蒸气冷凝除去；水雾捕沫是进一步除去氢气冷凝后夹带的少量水雾；洗涤塔洗涤水要均匀喷淋洗涤，温度要适宜（一般出塔气体温度以45℃为宜），氢气一、二段冷却器冷凝液收集排液要畅通，尤其冬季应注意防冻，防止排液管受冻不畅，冷凝水液位过高液封出气口，造成氢气压力波动不稳。有些厂家的氢气输送管道较长，为防止在冬季因水雾处理不彻底，在管道内受冷凝集，时间长了在管道低处形成液封的情况，在氢气管道上加蒸汽伴热管，使氢气管道确保在15℃以上。这是大多数厂家采用的比较可行的方案。

（3）在大修期间，定期对设备塔板、填料、滤芯进行细致检查。氯、氢处理过程的塔器设备内塔板、填料、滤芯的完好程度是确保氯、氢处理各个环节高效运行的前提。定期对设备内进行检查、清洗、清理，适时更换塔器填料及保持水雾分离器、酸雾捕沫器、水雾捕沫器滤芯的高效使用性能都是至关重要的。

（4）氯化氢合成的关键设备为氯化氢合成炉，青海盐湖工业化工公司氯碱厂采用法国卡朋罗兰二合一石墨合成炉，其点火方式为上点火，燃烧方式为火焰向下燃烧，炉内正压操作，循环水冷却换热降温。为保证合成炉安全稳定运行，在紧急事故状态时，能迅速控制事故蔓延，合成炉系统设置了连锁动作阀门。为确保生产的安全性、稳定性及连续性，氯、氢流量计的准确性不容忽视，各调控阀的操控性要可靠。

在工艺方面，合成炉、氯化氢冷却器、成品冷却器、降膜吸收器的循环水量、压力控制要满足工艺要求，尤其要满足合成炉的循环水流通量，另外，要确保循环水的洁净性，以防杂质堵塞石墨孔，造成局部换热不力，石墨块受损。有些氯碱厂采用国产合成炉，其点火方式为下点火，炉内为微负压，除上述注意事项外，还应注意合成炉的负压操作，以确保点火、氯、氢燃烧反应及氯化氢的流通输送。