氯化氢合成炉灯头在线清洗

王晓明

(内蒙古君正化工有限责任公司，内蒙古 乌海 016000)

2018年检修期间,内蒙古君正化工有限责任公司(以下简称“内蒙古君正”)对氯化氢合成炉实施了升级改造，采用南通某公司SZL-1 600副产蒸汽氯化氢合成炉，该合成炉石英灯头采用两环火“氢包氯”混合燃烧模式。

新装置在运行过程中灯头结垢堵塞严重，灭炉清洗灯头频率约1个月1次。电解送至合成炉的氢气中携带含碱水蒸气。虽然氢气处理过程能够去除大部分的碱性冷凝液，含碱量也会随着氢气含水量的降低而减少，但还是有少量含碱水蒸气随氢气进入合成炉。在合成炉运行过程中，氢气与氯气燃烧后形成的氯化氢与碱性水蒸气混合发生中和反应生成盐类物质，附着在灯头壁上，随着运行时间的延长，盐类结晶物质积聚，造成灯头堵塞，影响氢气流通量，致使氢气与氯气混合燃烧不均，从而影响氯化氢合成纯度。

一般处理灯头堵塞的措施是：停炉，拆卸灯头后用水冲洗。由于清洗灯头必须停止合成炉运行，且合成炉在初始点炉或灭炉之前,由于合成的氯化氢纯度不合格而用水吸收制酸，产出的酸无经济价值，同时影响氯化氢产量，因此，灯头堵塞不仅造成经济损失而且严重影响生产的正常运行。合成炉在点炉、灭炉过程中存在较大的安全风险，在点炉、灭炉过程，由于炉体频繁冷却、收缩，影响石墨换热块之间垫片的使用寿命，易出现合成炉漏水、循环冷却水失效等故障。

1 合成炉灯头在线清洗实施方案

结垢点位于灯头根部、氢气石英玻璃管与氯气石英玻璃管夹层1/3处的内外层玻璃筒体之间，也是燃烧火焰底部。经化验分析，结垢物质为氯化钠结晶，极易溶于水。由于合成炉体内部燃烧温度较高，实施灯头在线清洗的难度较大。

通过调研，氯碱行业内有合成炉灯头在线清洗的先例，在进炉氢气管线安装冲洗装置，盐类结晶物质极易溶于水，通过喷水雾化的作用将结晶物质湿润，再利用气流的冲刷作用对堵塞物与灯头进行吹扫分离，从而达到合成炉灯头在线清洗的目的。

内蒙古君正在借鉴同行业先例的基础上，在合成炉进炉氢气管线上安装灯头清洗雾化装置，经过反复试验、调整，最终实现合成炉灯头在线清洗。为避免氢气管线阻火器影响喷水雾化效果，将清洗点布置在氢气管线阻火器之后；另外，为避免垂直管线中的重力作用影响清洗水雾量，最终确定清洗点位于氢气进炉前的水平管道上(如图1所示)。为控制进入氢气管线的清洗水量，尽量使冲洗水全部雾化而随气流进入灯头，选择Φ10针型控制阀作为冲洗水开关阀，并且加装控制手阀，加大对冲洗水量的控制作用。采用雾化喷头，提高冲洗水的雾化效果，雾状水气跟随气流带入灯头，将堵塞灯头结晶物湿润、冲刷，结晶物潮湿后通过气流将结晶物带走，达到对合成炉灯头清洗的目的。选择合成炉循环纯水为冲洗水，循环纯水杂质较少，且温度适宜，避免冲洗水温度较低而导致合成炉灯头炸裂，或温度较高汽化而影响冲洗效果。

图1 清洗喷头安装位置示意图Fig.1 Installation position of cleaning sprayer

2 合成炉灯头在线清洗的操作方法

(1)在合成炉正常运行送气状态下，氢气流量1 600 m3/h。灯头在线清洗前，将氢气流量降至800～1 000 m3/h，通过手阀对氯气、氢气流量进行限位，避免结晶堵塞物质清除后，氯气和氢气流量出现大幅度波动。

(2)排出冲洗水管线内部空气，在通水状态下，将通水软管与针型控制阀可靠连接，并使用管卡进行固定，避免空气进入炉内发生爆炸事故。

(3)使用合成炉循环纯水(85 ℃)进行冲洗，避免使用常温水或低温水造成灯头炸裂；纯水压力>0.3 MPa为宜。

(4)在线清洗过程中由视镜观察口观察火焰颜色、偏烧情况是否有所好转，通过针型阀适时调整冲洗水流量，并且观察氯、氢气流量变化。

(5)通过视镜观察灯头火焰情况，在线清洗10～15 min(具体时间根据堵塞情况而定)。在线清洗完毕后，关闭清洗水阀门，拆除通水软管。

(6)在冲洗过程中，根据冲洗水量情况，不定期打开氢气管线排净阀门，将管线内部积水排出，避免管线大量积水出现氢气管道液封事故。

3 合成炉在线清洗的实施效果

内蒙古君正共有7台合成炉，开6备1。首先在5#和7#合成炉安装了灯头在线清洗装置。当5#合成炉运行过程出现火焰发黄、偏烧，灯头堵塞等情况时，利用在线清洗装置清洗了7～10 min。清洗后，火焰颜色及火焰燃烧宽度有明显改善，仍可连续运行，效果较好。从外部通过火焰燃烧情况观察,灯头堵塞区域大部分被冲洗去除，仍有小部分区域的堵塞无法去除，在线清洗装置的喷头还需进一步改善，使清洗过程无死角地覆盖灯头堵塞范围。

目前，内蒙古君正7台合成炉全部安装了灯头在线清洗装置，有效缓解了灯头堵塞状况。