副产蒸汽氯化氢合成炉运行总结

氯 碱 工 业Chlor - Alkali Industry第55卷第6期2019年6月Vol. 55 , No. 6Jun. , 2019副产菱汽氮化氢合成炉运行总袪寇栋"，杨春辉2（1.山东铝业有限公司，山东淄博255000；2,葫芦岛华远化工机械装备有限公司，辽宁葫芦岛125003）［关键词〕氯化氢;合成炉；副产蒸汽;尾气塔;闪蒸罐;防爆膜；吸收器;锅炉给水［摘要］介绍二合一副产蒸汽氯化氢合成炉在运行中出现的问题，并提出可行的解决方案，保障合成炉系统 的安全稳定运行。

［中图分类号］TQ124.42 ［文献标志码］B ［文章编号］1008 -133X （2019）06 -0021-04Operation of by-product steam hydrogen chloride synthesis furnaceKOU Dong 1, YANG Chunhui 2(1. Shandong Aluminum Industry Co. , Ltd. , Zibo 255000, China ；2. Huludao Huayuan Chemical Machinery Equipment Co. , Ltd. , Huludao 125003 , China)Key words ： hydrogen chloride ; synthetic furnace ; by ・product steam ； tail gas tower ； flash tank ；explosion proof membrane ； absorber ； boiler feed waterAbstract : The problems in operation of two-in-one by ・product steam hydrogen chloride synthesis furnace were introduced , and feasible solutions were put forward. The safe and stable operation of the synthesis furnace system was guaranteed.山东铝业有限公司于1954年建成投产，成立60多年来，已建成集采矿、冶炼、水泥、氯碱化工、机械加工、热电、建安、科研设计和国内外贸易为一体的有色金属骨干企业。

山东铝业有限公司氯碱厂于2004年开始筹备，目前离子膜法烧碱生产能力18万t/a 。

为平衡氯气液化尾气，分别于2012年和2014年相继投产两套SZL - 110型50 t/d 氯化氢二合一 副产蒸汽合成炉⑴。

1合成炉的介绍2012年投产的合成炉采用一级降膜、二级降膜和尾气塔三级吸收模式，尾气塔后的尾气正常生产 时直排大气。

2014年改造的合成炉采用一级降膜 和组合塔吸收模式，两套合成炉均配有自动点火系统，且炉内压力控制0 ~ 10 kPa 的微正压运行。

来自氢气处理工序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，与来自氯气处理工序的经氯气稳压阀、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的体积比进入合成炉，自动点火后在炉内燃烧，合成为氯化氢气体。

氯化氢气体经蒸汽炉夹套的锅炉给水冷却后进入炉顶石墨冷却器，再经 过循环水冷却至常温。

氯化氢通过自动阀控制，一 部分送至氯化氢使用岗位，少部分用纯水吸收生产 高纯盐酸。

氯气与氢气合成氯化氢气是放热反应,每生成1 mol 氯化氢气体放出92. 05 kJ 的热量。

利 用二合一蒸汽炉石墨夹套内的纯水吸收氯气与氢气的反应热，副产蒸汽送烧碱厂作化盐用或送其他用户，节能降耗。

一般生产1 t 100% HC1可副产0.6-0.65 t 蒸汽，回收利用60%左右的反应热。

2运行中出现的问题及改进措施2-1尾气塔氯化氢排放超标2012年投产的合成系统的尾气采用直排大气方式,在合成炉产量较大或湿度大的天气时,排空口 有白雾，经检测氯化氢质量浓度M 100 mg/m ‘，超出排放标准。

为满足环保要求,按照图1所示的方法进行改* ［作者简介］寇栋（1983-）,男,2006年毕业于安徽工业大学,现任山东铝业有限公司氯碱厂二电解车间主任。

［收稿日期］2018 -08 -22氯碱工业2019年进:取消合成炉正常生产后的切换操作，将合成炉尾气塔排空直接与水力抽射泵N-5151A/B连接，把未被完全吸收的氯化氢进一步在酸水循环罐V-5155A/B中进行再吸收，吸收后的淡酸水返回合成炉作为吸收水重复使用，氮气和氢气等不凝气体从酸水循环罐排至大气。

水力抽射泵起到控制炉压和尾气处理的双重作用，有条件的厂家可以新增储罐V-5155C和抽射泵N-5151C。

一方面将所有盐酸成品罐的挥发酸气及装车酸雾全部采用上述方法进行处置，实现酸雾不外逸、氯化氢达标排放的目的;另一方面，新增储罐V-5155C可以作为合成炉吸收水的过渡储罐使用，设计自动补水阀，保证酸水循环槽的正常液位及吸收水的有效补给。

2.2闪蒸罐液位失真导致炉体破损2012年投产的合成炉在闪蒸罐的液位控制上采用图2所示的双室平衡器液位计。

其本质是采用差压原理，测量出平衡容器中的静压力与容器中实际水位的静压力（随水位升降而变化）的差压值,再通过差压变送器将差压值转变成电流信号传输到集控室计算机上进行水位监测。

2012年12月14日22：30,DCS人员发现二合一盐酸合成炉至闪蒸罐蒸汽温度与氯化氢温度异常，氯化氢出口温度由28.7 T升至31.5合成炉至闪蒸罐蒸汽温度由146.4七上升至152.4^C,与合成炉负荷不匹配。

盐酸岗位人员查看确认闪蒸罐现场磁翻板液位显示150 mm,远传显示1027mm0DCS将闪蒸罐加水自动阀改为手动并加水，同时现场发现，冷凝酸罐液位上涨迅速，判断炉体可能泄漏，随即降负荷停运二合一盐酸合成炉。

拆除灯头后发现,炉体内部出现裂纹,且有石墨块脱落。

rIDe IOOI—l连通阀N-5151AL G吸收水分配台去合成炉N-5151BC-5152尾气稀盐酸泵P-5151AV-5155C稀盐酸泵P-5151BN-5151C补纯水罐体抽空冷凝酸罐抽空装车抽空4&a图1氯化氢合成炉尾气吸收处理示意图Fig.1Process flow diagram of absorbing tail gas from hydrogen chloride synthesis furnace1-差压变送器;2—三阀组;3-排污管;4—汽包;5—汽联儈;6—截止阀；7—双室平衡器;8—平衡器水联管;9-汽包水联管;10—排污管；11—显示仪表；12—信号输岀导线。

图2TPH-B双室平衡器液位计结构图Structural diagram of liquid level gauge with TPH-B dual chamber equalizer Fig.2闪蒸罐液位正常控制是1000mm。

液位低于1000mm时,加水自动阀自动打开补水；液位高于1000mm时，阀门自动关闭。

查看DCS闪蒸罐补水流量曲线，曲线显示闪蒸罐在22：05补水完毕，并在之前呈现规律性补水，每隔约30min补水1次,22：05之后闪蒸罐液位在1013mm的基础上呈现缓慢上升趋势，自23：13液位缓慢上升至1027mm不动。

通过上述现象及数据推断，冬季生产时，平衡容器液位计伴热保温效果不佳,双室平衡器、平衡器水连管、汽包水连管等全部冻结，闪蒸罐液位突发故第6期寇栋等：副产蒸汽氯化氢合成炉运行总结障，虚假显示,导致炉内缺水、炉体受热不均,加之补水等失误操作，造成炉体冷热不均出现裂纹与石墨脱落。

平衡容器液位计受季节影响较大，特别是北方地区，如果伴热保温效果欠佳,容易导致水位失真；另外,如果现场巡检不及时，则可能出现炉体缺水干烧破损事故。

经过讨论研究，改进如下:①将其变更为双法兰液位计,简单实用;②将现场磁翻板替换为石英管双色液位计,方便远距离观测液位，增加远传视频监控。

DCS岗位人员将闪蒸罐补水曲线列为重点监控画面，随时查验是否规律性补水，确保合成炉安全运行。

2.3防爆膜爆裂停炉2.3.1测爆不规范导致防爆膜破裂副产蒸汽合成炉设定炉内压力超过60kPa即联锁停炉。

某次开车，一次点火不成功，二次点火过程中炉内压力瞬间突涨至40kPa,炉内有轻微爆鸣，一级降膜吸收器防爆膜破裂，紧急停炉。

分析原因为未严格执行停炉抽空,测爆不规范,应该分析的取样点未执行到位。

炉内初次点火时氯气、氢气和空气混合气体置换不彻底,二次点火遇明火发生爆鸣，产生的冲击波使合成炉在薄弱点一级降膜吸收器防爆膜处破裂泄压。

合成炉点火不成功,再次点火时不可着急,禁止频繁点火,要严格执行测爆抽空程序,限定点火间隔时间,按操作要求逐步执行操作。

主要步骤如下:①联系DCS操作人员，确认进合成炉的氯气和氢气自动阀完全关闭，打开氯气和氢气进合成炉的手动阀；②确认炉门打开的情况下，水力抽射泵抽空整个合成炉30min左右;抽空过程中务必把合成炉每一级下酸的U形液封酸放净，确保无抽空死角；③手持测爆仪依次探入炉门、一级降膜氯化氢取样口、二级降膜液封排净口、尾气塔排空口及酸水循环槽的放空口进行测爆,测爆结果及测爆人员写入操作票中，确保合成炉系统安全。

2.3.2氯气和氢气流量未投联锁导致防爆膜破裂合成炉扩建时，某次项目施工人员正在进行接线施工，新连接的仪表线搭接在控制柜接线端子排上，现场接头没有进行防护，导致仪表线接地，造成主控室DCS控制柜内一组断路器（43*）过电流跳闸。

此组断路器控制着合成炉的氯气和氢气自动调节阀，两阀门失电后自动关闭,造成合成炉没有氯气和氢气而停车。

但是施工人员和值班电工紧接着盲目送电，盐酸岗位人员还未来得及切断炉前氢气和氯气,导致合成炉出现爆鸣，炉顶和一级降膜吸收器防爆膜破裂。

分析原因时发现,合成炉联锁未投用，断路器失电后，阀门设计故障关闭，但是恢复供电后，因没有联锁的锁定作用，阀门自动打开,导致氯气和氢气混合气体进入未冷却降温的炉内，被高温的灯头或炉壁引爆，造成防爆膜及灯头破裂。

合成炉的联锁对保证设备运行至关重要，合成炉的氢气和氯气流量、闪蒸罐液位、循环水流量、火焰信号检测、炉内压力等联锁务必在顺利开车后及时投用。

每次紧急停炉和计划停车,均应及时关闭进炉前的氯气和氢气手动阀，防止误操作导致爆炸性混合气体进入炉内，引发事故。

2.3.3停炉后炉门打开过早导致防爆膜破裂合成炉氯气和氢气燃烧时，火焰中心温度可达700-800弋，炉壁的温度也在400-500覽。

停炉瞬间,炉内的部分氢气和氯气未被抽空置换干净,如果此时盲目打开炉门，空气从外界进入炉内，则高温的炉壁容易引爆炉内混合气体，导致合成炉发生爆鸣，防爆膜破裂。