鹽酸合成爐安全運行總結

劉 姍，吳曉寧，蘇發東，馬光飛

（甘肅稀土公司新材料股份有限公司，甘肅白銀730900）

甘肅稀土新材料股份有限公司燒堿廠（以下簡稱燒堿廠），高純鹽酸6 萬t/a，鹽酸合成爐為正壓式下自動點火三合一鹽酸合成爐（型號SYHL-200）。由氯氫處理來的氯氣和氫氣分別經過氯氣緩沖罐、氫氣緩沖罐、氫氣阻火器和各自的壓力及流量調節閥，以一定的比例（氫氣、氯氣體積比1.10∶1～1.40∶1）進入石墨合成爐底部的石英燈頭，氯氣走石英燈頭的內層，氫氣走石英燈頭的外層，二者在石英燈頭前混合燃燒，合成的氯化氫向上經冷卻吸收與尾氣塔來的稀酸一起吸收制成鹽酸，未被吸收完全的尾氣（大部分是不凝性氣體）經過尾氣吸收塔再次吸收處理達標后排放。冷卻水罐的純水由泵輸送至石墨合成爐冷卻段和吸收段與合成氯化氫的溶解熱進行熱交換，然后經過板式換熱器，與循環水冷卻后回到冷卻水罐，如此循環。針對鹽酸合成工藝運行過程中易出現的突發問題 （比如原料氣純度不夠、造成氯氣外泄等；吸收水斷流，造成爐溫、爐壓升高緊急滅爐；氯氣、氫氣流量波動，緊急聯鎖滅爐；操作不當造成氫氯比例失調）。故在生產實際應做好以下檢查工作。

1 開車前原料分析與工藝檢查

三合一鹽酸合成爐可使用原氯、尾氯或混合氯生產鹽酸， 原料氣的指標包括氫氣體積分數大于98%，氫中樣體積分數小于0.4%，氯的體積分數大于70%，氯中氫的體積分數小于2%。造成氫氣純度下降因素：（1）氫氣系統溫度高，含水高；（2）氫氣系統雜氣高（如氮氣）；（3）合成爐在使用氮氣置換過程存在死角。

在點爐之前分析氫氣及氯氣的相關指標，尤其是氫氣指標分析，且根據實際生產情況，確保置換時間和壓力，在爐體雜氣置換過程中不留死角，防止在點爐過程出現氫氣爆鳴等。其次，對前道工序進行檢查， 尤其是電解系統充氮置換管線閥門檢查。采取氮氣吹掃氫氣管道，且氮氣物理性質與氫氣性質相似，都不溶于水，使用焦性沒食子酸吸收氫氣中的氧，測定氫氣純度。該方法不能識別氫氣系統是否含有氮氣，故在全線停車后，再次開車，必須檢查電解氫氣充氮系統閥門，防止氮氣進入氫氣系統[1]，造成氫氣不純，出現過氯；其次是及時檢測鹽酸濃度和鹽酸中游離氯的含量，不能僅將氯氣、氫氣流量及體積比值作為安全運行判定的依據；最后，在生產過程中對氫氣系統溫度進行嚴格控制。

2 吸收水系統檢查

吸收水斷流，爐內氯化氫氣體在短時間內大量累積，爐壓、爐溫升高，尾氣管炸裂。 吸收水斷流主要原因有純水系統供應出現障礙和吸收水泵故障。

（1）吸收純水生產系統故障

由于生產系統純水制備工序蒸汽與鹽水精制工序使用同一蒸汽系統。生產系統蒸汽壓力下降，含堿化鹽水串入蒸汽系統，導致回收至純水系統蒸汽冷凝水含堿升高，進入純水反滲透膜，導致RO 反滲透膜通量急劇下降，純水產量故障，造成緊急停爐；其次，定期檢測純水生產系統回收蒸汽冷凝水的pH 值及電導率，防止回收冷凝水含堿高等造成純水質量波動，被動生產。

（2）吸收水泵不上液

在正常倒泵過程中，吸收水泵突然斷流，再次起停仍不上液，泵腔吸入空氣，打破泵腔真空度，極易造成泵不上液。

在設計時未考慮到當地氣候條件，均未裝設泵腔排氣閥，崗位操作人員在倒泵過程中，啟動泵時泵腔未進行排氣，導致運行泵時泵腔吸入空氣，吸收水斷流，爐內氯化氫氣體含量急劇上升導致爐壓升至26 kPa，尾氣管線斷裂，稀酸外泄，執行緊急停爐，降電流。對此，在吸收水泵進口各加裝DN25 排空閥，在啟用備用泵之前，先用吸收水進行灌注，排氣后再啟泵，停用泵使用排空閥對泵腔進行排空，防止吸收水管線凍結。

3 正常生產監控

生產中， 一般要求保持氫氯比例在1.10∶1~1.35∶1，氫氣、氯氣的最佳流量是根據爐內火焰顏色、氣體的實際純度及壓力，及時觀察鹽酸濃度、游離氯含量、氫氣流量調節閥及氯氣流量調節閥的開度。在夏季生產中，氫氯比值稍高一般控制在1.27~1.35，夏季氣溫高，生產系統溫度稍高于冬季溫度，氫氣含水量較大，比值過低（實際生產低于1.25），極易出現游離氯升高現象，即合成爐過氯；其次，及時關注合成爐冷卻系統溫度， 板換壓力等工藝參數，如果循環水冷卻水長期在40~60 ℃運行，極易在合成冷卻板換中形成鈣質結垢，堵塞換熱系統，造成合成爐下酸溫度升高，極易造成緊急停爐，及時倒板換并清理；做好循環水水質監測和敞開式循環水池防護工作，尤其春秋季節，風沙或落葉較多進入循環水系統，極易堵塞板換，造成爐體溫度升高；在工藝檢測中，及時觀測爐體冷卻水溫度、溫差及板換運行壓力，溫差越低或板換壓力有逐漸升高趨勢，說明板換堵塞換熱效果下降，及時倒板換進行清理。冬季生產時確保氯氣輸送溫度及氫氣輸送溫度，尤其是在北方寒冷天氣，氫氣系統使用蒸汽伴熱管伴熱，否則易出現進合成爐阻火器因積水或因腐蝕的銹渣堵塞阻火器，造成進爐氫氣調節閥開度開至90%以上，但流量仍不能滿足使用要求，必須及時倒爐，清理阻火器；其次，冬季生產時氫氣溫度過低，氫氣管道積水增多，氫氣壓力不穩，或由于冷凝水含量過高造成合成爐燈頭炸裂也是導致合成爐緊急滅爐的關鍵因素之一，冬季生產加強氫氣系統排水，防止冷凝水聚集。

4 合成爐停爐操作

在合成爐停爐操作過程中，必須在確保氫氯配比的情況下，先降低氯氣流量，再同步降低氫氣流量，吸收水流量同步降低。切忌先降氫氣流量或吸收水流量，若先降氫氣流量，極易造成氫氯比例失調，緊急滅爐；吸收水降低過快，爐內氯化氫氣體含量過高，極易造成爐壓升高、尾氣炸裂、鹽酸外泄污染環境等事故。停爐之后，對爐體進行充氮保護。

5 自動控制系統

鹽酸合成爐系統自動化程度水平已經很高，已實現在線火焰監控、氯氫流量調節、吸收水流量調節、比值聯鎖安全保護、氯氫壓力聯鎖保護、充氮系統及整流跳閘聯鎖保護等安全裝置。工藝聯鎖簡圖見圖1。

在實際運行中，及時檢查氯氣壓力變送器等，防止由于氯氣系統酸泥累積造成差壓變送器失靈，流量、壓力不準確；其次是前系統氫氣或氯氣壓力波動，造成進入合成系統氫氣、氯氣壓力急劇降低至聯鎖跳閘保護值等緊急滅爐；檢查工藝過程中聯鎖正確投入，對爐體和安全運行進行保護。

6 結語

鹽酸生產中使用氯氣及氫氣危險性比較大，且鹽酸泄漏極易造成環境污染，故在合成爐操作過程中及緊急情況，對操作人員的熟練程度和安全意識要求極高；其次，必須嚴格監控各項工藝指標和嚴格按照操作規程執行；在日常生產中，加強實踐，不斷完善自控系統。

圖1 工藝聯鎖簡圖