副产蒸汽氯化氢合成炉用纯水换热的改造

孔凡锐

(德州实华化工有限公司，山东 德州 253000)

德州实华化工有限公司(以下简称“德州实华”)离子膜法烧碱生产能力为30万t/a，PVC树脂生产能力为30万t/a，氯化氢合成工序配套8台二合一副产蒸汽石墨合成炉，型号为SZL-1500。德州实华氯化氢合成炉原采用循环水换热，造成合成炉石墨块多次爆裂，炉膛进水，存在较大的安全隐患。用纯水替代循环水换热后，装置运行良好。现就改造方案及运行状况作简要叙述。

1 合成炉换热流程及项目改造背景

(1)合成炉的循环水换热流程。

合成炉底盘、燃烧段及10 m平台换热块、石墨冷却器采用循环水换热，10 m平台换热块外铁皮内有横向导流隔板，水流经下半部分后在上半部分折返，保证水能流通整个石墨块孔。

蒸汽段夹套用纯水换热产出0.25 MPa蒸汽，单台炉满负荷时氢气进炉流量为2 000 m3/h，蒸汽流量为3.2 t/h。

(2)循环水换热造成的后果。

循环水站为敞开式，水中含泥沙、钙镁离子、有机物多[1]，运行2年就造成燃烧段、底盘及10 m平台换热块10 mm孔眼严重堵塞、结垢，致使氯氢燃烧产生的热量不能及时转移，造成底盘、燃烧段局部温度较高，表面浸渍的改性树脂脱落、石墨块局部爆裂，循环水大量进入炉膛，停炉不及时会造成氯化氢中游离氯高，后工序氯乙烯合成混合器爆炸；而且底部堆积大量絮状泥沙，合成炉运行存在安全隐患。

化学酸洗、高压水反冲效果不明显，水垢、泥沙排不出来，换热效果无改善。

(3)运行情况。

底盘温度高，尤其是底盘灯座的环状空隙处，温度高达150 ℃，造成底盘漏水、渗水；堵塞部位不换热，进水口对面水流速慢导致局部温度更高，造成6号炉燃烧段严重爆裂紧急灭炉，2、4、7号炉底盘漏水严重导致灭炉[2]。

同时10 m平台处换热块孔眼小，水流慢，泥沙堵塞较严重，造成出口HCl气体温度较高。

图1 爆裂的燃烧段石墨块Fig.1 Cracked graphite blocks in burning zone

图2 结垢的燃烧段石墨块Fig.2 Scaled graphite blocks in burning zone

(4)爆裂石墨块的修复。

维修人员从底部灯头人孔进入炉内，剔除裂纹石墨块，用石墨粉、树脂及苯磺酰氯混合重新补漏石墨块，需在130 ℃高温下活化24 h(通常用烤灯烘烤)。修补的石墨块固化后试压备用，但大大降低了设备运行寿命，增加了危险因素。整个维修过程约为5天。

2 纯水替代循环水改造方案

2.1 纯水换热的流程

新增1个纯水罐，纯水由纯水泵加压后，经板式换热器与循环水换热后，进入炉体底部底盘、燃烧段,再由炉体上部10 m平台处换热块回水至新增纯水罐，其中部分回水经调节阀进入原纯水罐，用于合成炉出蒸汽。

纯水在氯化氢合成系统形成闭路循环，纯水消耗仅增加50 m3/d，进界区的原纯水管道完全能保证供水。

2.2 项目方案

(1)新增1个120 m3纯水罐、3台37 kW、150 m3循环泵(开2备1)、2台150 m2板式换热器。采用1台22 kW、45 m3/h供水泵替换原蒸汽段供水泵(原供水泵供水量小)。

2台循环泵运行供水，当出口压力小于0.25 MPa，总管水压低于0.2 MPa时，联锁自动启动第3台循环泵。

主控总管水压、自控阀开度、纯水罐液位、泵运行状态等设定报警并鸣笛。

(2)配套DN150、DN80自控补水阀组2套，自控阀组控制界面在中央控制室DCS主控电脑上显示。

(3)切断原循环水管道，纯水形成独立循环，提高了产蒸汽的纯水温度，增加单位时间蒸汽产量。

(4)项目改造时间计划为60天，包括拆装合成炉、清洗石墨块、工艺配管、仪表电气安装、设备调试等。材料费、安装费共计投资50万元。

3 改造效果

改造后，合成炉运行效果良好，纯水循环量、回水温度及蒸汽产量达到预期目标，减少设备损失及维修费用100万元/a；极大地降低了紧急灭炉造成事故的危险系数，降低灭炉、电解停车概率，减少生产损失约10万元/a。

4 操作注意事项

若1台纯水循环泵跳停造成水压下降，应立即降低合成炉流量，并注意HCl出口温度、总管回水温度；同时启动备用泵，泵流量缓慢开到最大(严禁循环水进水过快，造成石墨块骤冷而激裂[3])。如果HCl温度持续增长且备用泵未开启，必须立刻灭炉。待炉温降低后，重新通水点炉。

5 结语

采用纯水换热后，HCl合成系统运行稳定，无堵塞结垢、爆裂漏水情况，提高了合成炉本质安全。