全石墨副产高压蒸汽二合一氯化氢合成炉及应用

刘仍礼

（南通星球石墨设备有限公司，江苏 南通 226541）

全石墨副产高压蒸汽二合一氯化氢合成炉及应用

刘仍礼

（南通星球石墨设备有限公司，江苏 南通 226541）

介绍了全石墨副产高压蒸汽二合一氯化氢合成炉的特点和工艺流程。通过回收利用余热技术副产压力为0.8～1.2 MPa蒸汽，达到了节能降耗、增效的目的，提高了化工厂整体经济效益。

石墨；氯化氢；合成炉；高压蒸汽

副产蒸汽的氯化氢合成炉，国内主要有2种：一种是使用钢制水夹套氯化氢合成炉副产蒸汽。这种钢合成炉在炉顶部和底部容易受腐蚀，使用寿命短，满足副产蒸汽的应用范围，但氯化氢的纯度得不到保障；另一种是使用石墨制的氯化氢合成炉副产热水或0.2～0.3 MPa压力的蒸汽。由于石墨是非金属脆性材料，受强度和使用温度的限制，采用该方法副产的热水或低压蒸汽热能利用只能达到40%，应用范围同样有限。为了使氯化氢的纯度和副产蒸汽的利用率同时满足，南通星球石墨设备有限公司开发出新型的全石墨副产高压蒸汽二合一氯化氢合成炉。

1 全石墨副产高压蒸汽二合一氯化氢合成炉简介

1.1 工艺流程

该合成炉工艺特点是操作在负压下进行，氢气、氯气合成以及氯化氢冷却都在炉内完成。由氢气处理工序来的氢气经氢气稳压阀、氢气缓冲罐稳定压力再经孔板流量计计量自动阀控制后，与由氯气处理工序来的经氯气稳压阀、氯气缓冲罐稳定压力再经孔板流量计计量自动阀控制的氯气以1.05∶1.00的摩尔比，进入氯化氢合成炉，在灯头上燃烧，生成的HCl气体从石墨合成炉顶部经冷却器冷却至常温后送VCM等工序使用。

副产蒸汽流程：纯水槽中纯水经过高压水泵加压、自动阀控制进入合成炉高温段，吸收氯化氢气体的反应热后产生过热水，通过管道（汽包与蒸汽发生段有一定的液位差）进入汽包，部分水气化成蒸汽产出，大部分热水自循环回流。

1.2 技术特点

1.2.1 氯化氢合成炉石英灯头[1]

采用合成炉配套的专用灯头，氯气、氢气能充分燃烧反应，有效降低了火焰长度及中心火焰温度，降低了高纯盐酸中游离氯的含量，达到了低于国家现行标准20×10-6的要求。

1.2.2 HCl合成炉视镜自动清洗装置

由于燃烧过程中的放热反应及蒸汽冷凝，从而导致合成炉视镜在使用过程中出现模糊的现象，影响火焰检测的精度及人工观火的准确度。为了不影响使用，需要定期停车拆卸视镜口进行人工清洗，不仅增加了工作强度，同时经常开停车也影响设备的使用寿命。南通星球石墨设备有限公司开发出的视镜清洗视装置可在合成炉正常生产的过程中对视镜进行清洗，极大方便了操作人员的使用。

1.2.3 氯化氢合成炉控制系统[2]

控制系统包括合成炉，所述合成炉分为上、中、下3段，三者均由石墨筒体及套在筒体外的钢制壳体构成，并形成3个互不导通的夹层，下段通过一管道与中段的钢制壳体导通，该下段与中段、中段以及上段均设置有冷却水循环通道，其特点如下。

（1）合成炉下段为燃烧段，炉口底部连通有氯气进气管线、氢气进气管线以及氮气管线，炉口两侧分别设置一点火枪以及一火焰探测器；

（2）点火枪的空气进口串接一点火空气管线，氢气进气口串接一点火氢气管线，该点火氢气管线的输入端同时与氢气进气管线的输入端以及氮气进气管线的输入端相连；

（3）合成炉中段冷却水循环通道的进水口连通有纯水进管线，出水口末端连接有闪蒸罐；

（4）该闪蒸罐的出气口并列串接一蒸汽回收管线以及一蒸汽放空管线,合成炉上段的氯化氢出口串接一氯化氢出气管线，该管线分别连通至氯化氢尾气塔、氯化氢分配台以及氯化氢连通管，该合成炉上端还配备有温度计。

1.2.4 副产高压蒸汽合成段

合成炉石墨筒体采用特殊的碳纤维增强结构。石墨筒体连接采用特殊的密封材料，双密封；副产较高蒸汽压力的夹套活动膨胀节采用氟橡胶圈+填料双层密封。

2 应用

氯气与氢气反应生成氯化氢时伴随释放出大量反应热，完全可以用来副产蒸汽[3]。副产高压蒸汽合成炉在高温区段和合成炉顶部以及底部容易受腐蚀的区段，采用不透性石墨材料制作。采用这种方法不仅克服了氯化氢纯度低和副产低压蒸汽利用率低的缺点，又克服了合成段的顶部和底部容易腐蚀的缺点，从而使氯化氢合成的热能利用率提高到70%，副产蒸汽压力可在0.2～1.4 MPa间任意调节，可并入蒸汽网使用，使热能得到充分利用。

3 结论

此全石墨副产高压蒸汽二合一氯化氢合成炉与副产高压蒸汽的铁炉子相比有以下优点。

（1）氯化氢中不含铁，生产出的高纯盐酸质量分数为 31.2%～32.2%，Ca2+为 0.235 mg/L，Mg2+为0.312 mg/L、Fe3+为 0.174 mg/L，全部符合要求。

（2）合成炉筒体不受腐蚀。

目前，氯碱企业氯化氢合成炉生产氯化氢的产能约600万t/a，1 t氯化氢可产生700 kg的高压蒸汽，若全部应用该项技术，可有294万t/a高压蒸汽被合理利用，节能能力可达35万tce/a。可使氯化氢合成的热能利用率提高到70%，节能效果显著。

［1］张进尧，张 艺，夏 斌，等.一种氯化氢合成炉石英灯头.ZL2014 2 0812995.7 2015-05-13.

［2］王俊飞，黄国民，何志峰.一种氯化氢合成炉控制系统.ZL 2014 1 0519600.9 2016-06-08.

［3］路利霞，谷中鸣.氯化氢合成炉余热利用的可行性分析.河南化工，2008（25）.

Application of full graphite by-product high pressure steam two in one hydrogen chloride synthetic furnace

LIU Reng-li
（Nantong Xingqiu Graphite Equipment Co.,Ltd.,Nantong 226541，China）

The thesis introduced the characteristic，technological process and operation of 2 in 1 byproduct high pressure steam hydrogen chloride synthetic furnace.The goal of energy-saving and efficiency-improving can be attained by recovering waste heat and generating the steam with the pressure of 0.8～1.2 MPa.Therefore，it is very practical in enhancing the whole economic benefit for chemical factories.

graphite；hydrogen chloride；synthetic furnace；high pressure steam

TQ124.4+2

B

1009-1785(2017)09-0029-02

2017-05-04