三合一合成炉技改为副产蒸汽盐酸合成炉运行总结----消除合成炉安全运行的因素及提高合成炉余热利用

三合一合成炉技改为副产蒸汽盐酸合成炉运行总结 ----消除合成炉安全运行 的因素及提高合成炉余热利用

张松一

山东省菏泽市东明县东明石化万海氯碱有限公司 山东 菏泽 274500

【摘要】 本文简要介绍了氯碱公司原盐酸合成炉工艺及不足，叙述其改进后副产蒸汽盐酸合成炉的工艺优点及性能；满足了装置安全平稳运行，提高了盐酸合成炉生产过程中蒸汽余热利用率，达到了降低烧碱车间能耗的要求，提高了公司产品竞争力。

【关键词】 三合一炉 盐酸 副产蒸汽 氢气 氯气

万海氯碱公司盐酸装置建成于2007年12月，有三合一盐酸合成炉系统三套，每套年生产能力1万吨，正常生产时开2备1。装置是以液化尾氯(或原料氯气)与氢气按以1:1.05～1.10的比例进入合成炉顶部石英灯头，燃烧生成氯化氢气体，生成的氯化氢气体向下进入由冷却吸收段。在冷却系手段是由尾气吸收塔来的浓度约为5%的稀盐酸，从合成炉的顶部进入，与氯化氢气体一起顺流而下；在此过程中氯化氢气体不断地被稀盐酸吸收，成为31%的盐酸，燃烧和吸收放出的热量由循环冷却水带走。最后未被吸收的氯化氢气体经三合一炉（底部的气液分离器进行气液分离，浓盐酸靠位差流入盐酸液封罐，进入盐酸贮槽，。未被吸收的氯化氢废气（约55℃）进入尾气吸收塔底部，被吸收水吸收成稀盐酸；不凝气体被水力喷射器抽吸到循环液槽经尾气管放空阻火器排入大气。

装置运行到2019年12月为止，因装置紧急停工、合成炉灯头裂纹等原因造成氯中含氢高、尾气含氧高，为此尾气管和循环液槽多次发生闪爆事故，造成装置不平稳运行，影响操作人员人身安全，装置能耗增加。合成炉点火时外点燃氢气，内加氯气的操作方式，点炉、停炉、正常运行必须有人值守，增加了人的不安全系数。另外老合成炉运行过程中燃烧和吸收放出的热量由循环冷却水带走，循环冷水再由动力进行循环冷却，此过程中燃烧和吸收放出的热白白浪费，还造成了循环水部门能耗增加，增加了公司生产成本。

鉴于原合成炉的工艺缺陷和不足，2020年5月万海氯碱对原合成炉其中一台进行了技改；技改后SHZL-900型副产蒸汽合成炉近半年运行证明该炉操作简便，能实现无人值守，DCS远程控制，安全可靠，尾气排放达标，能保证生产平稳运行。SHZL-900型副产蒸汽合成炉集合成、冷却、吸收、尾气净化、副产蒸汽于一体；SHZL-900型副产蒸汽合成主体为特殊的碳纤维增强石墨合成炉筒体，配套有高效视镜在线清洗装置、自动点火装置、安全联锁装置。

一、技改后工艺介绍及流程

来自界区干燥的尾氯经缓冲罐、稳压阀稳定压力在设定值，然后经阻火器进入合成炉底部，来自界区干燥的氢气经缓冲罐、稳压阀稳定压力在设定值。然后经阻火器进入合成炉底部，与氯气按设定比例值进入合成炉进行燃烧反应生成氯化氢气体。氯气和氢气流量分别自动检测并由比例调节器自动跟踪调节，确保氯氢配比，生成的HCl气体由下往上流动，在合成炉下端由过热水冷却。过热水经水循环泵加压进入合成炉下段水流层。在下端水流层大部分氯化氢燃烧热被交换到过热水中，过热水的温度得以增高，从合成炉出来的过热水进入闪蒸罐，过热水经闪蒸产生饱和蒸汽。闪蒸罐液位的高低由纯水泵加压自动补充到过热水循环系统中。

HCl气体由下端流出后，进入上端，与来自尾气吸收塔的稀盐酸接触进行吸收，吸收水向下流动，吸收水在合成炉上端沿着筒体形成一层吸收膜与来自合成炉下端的冷HCl气体逆流接触吸收，大部分HCl气体被吸收，形成31%的盐酸，并将小部分热及溶解热传递给吸收水，北循环水冷却吸收。

在合成炉未被吸收的的少量HCl气体进入一级尾气吸收塔，并被吸收生成低浓度（≦6%）的稀盐酸，再流入合成炉上端进行前述吸收成品酸的过程。

为保证尾气排放能满足目前标准≦20ppm的要求，在一级尾气吸收塔后增加二级尾气吸收塔，并用水力喷射泵抽真空的工艺将最后达到标准的尾气由二级吸收塔上部排放至大气中，不进循环液槽，避免了循环液槽因含氧高、紧急停工氯氢配比不当等原因造成的循环液槽闪爆事故。保证了装置的安全平稳运行和操作人员的安全。

本装置使用液化尾氯，且尾氯中含氧，在合成炉中燃烧生成水，同时氢气中含有微量水，因此合成炉燃烧过程中会产生少量的冷凝酸，从合成炉底部排入成品盐酸储槽中。

二、SHZL-900型副产蒸汽合成炉特点

由运行结果可以得出，SHZL-900型副产蒸汽合成炉具有明显的优越性：

2. 氯气、氢气稳压全自动控制系统。

1、保证氯气、氢气进合成炉压力稳定。

2、避免进合成炉氯气、氢气流量波动。

3. 氯气和氢气比值调节系统。

1、实现流量比值的跟踪调节，避免原料气流量及压力波动而产生游离氯，影响产品成品酸质量。

（三）合成炉自动点火系统。

1、点火启动为完全独立的单元系统，包括低压高能点火装置、氢气控制装置、空气控制装置及联锁保护装置，当点火枪点火成功后发讯给DCS；由DCS控制控制氯气、氢气小点火阀，点燃小火；DCS操作员远程缓慢调节进炉氢气、氯气主流量调节阀，不断加大氢气、氯气流量，点燃大火。

2、点火未成功时，同样发讯给DCS，由DCS再次作开车前准备。

3、点火系统为耐腐蚀、耐高温特殊材料设计，具有相对高的使用寿命。采用紫外、等离子传导等特有的三项复合技术手段来保证检测小火的有效性，给安全点燃大火提供有力的安全保证。

（四）自动联锁保护系统。

1、紧急停车按钮：设置紧急停车按钮，根据装置运行需要需要停炉时，按下紧急停车按钮完成合成炉安全联锁停车。

2、点火熄灭联锁：设置两套火焰探测器对单台合成炉火焰全程监控，火焰不正常时及时报警；当两套火焰检测器均检测不到火焰时自动联锁停车。

3、循环冷却水流量联锁：保证循环水的压力、流量正常供应，当发生断水时自动联锁停车。

4、合成炉炉顶防爆膜爆破联锁：当合成炉炉顶防爆膜爆破时自动联锁停车。

5、蒸汽闪蒸罐液位低低联锁:通过对闪蒸罐液位自动监控，当闪蒸罐液位低低时自动联锁停车。

6、吸收水流量低低联锁：当吸收水流量低低时自动联锁停车。

7、氯气、氢气及氮气阀门的安全状态联锁：通过对阀门状态进行监控，当主管路氢气切断阀、氢气流量调节阀、氯气切断阀、氯气流量调节阀有任意一只阀门关闭时，及时报警并自动联锁停车。

三、技改后装置安全运行改进措施及效益分析

（一）装置安全平稳运行

1、技改后SHZL-900型副产蒸汽合成炉自动点火系统的应用避免了炉子点火外点火内加氯气反应的传统操作模式，使氯化氢生产更具安全性，人员操作避免直接接触，人员操作安全保障进一步提高。

2、技改后副产蒸汽合成炉尾气经二级吸收塔被抽真空泵抽吸排放至空气中，不再进入循环液槽，避免了循环液槽因氯氢配比不当、灯头破裂而造成的尾气含氧高等原因引起循环液槽闪爆事故事件的发生，避免了装置因循环液槽闪爆而造成的长时间停车，弥补了工艺缺陷，间接提高了公司效益。

3、自动连锁保护系统避免了人员操作的滞后性，自动调节的应用减少了人员的误操作，保证了合成炉的安全平稳运行。

（二）副产蒸汽产生效益

1、单台SHZL-900型副产蒸汽合成炉31%的盐酸产量为90吨/天，副产0.6MPaG的饱和蒸汽；每吨氯化氢（100%）副产蒸汽约0.7吨，单炉最大可副产蒸汽20t/d，年生产约6600吨，每吨蒸汽按200元计算，年增加效益为132万元。

由此可见，万海氯碱公司合成炉技改为SHZL-900型副产蒸汽合成炉后装置日常运行隐患降低，消除了原工艺缺陷而造成的循环槽闪爆潜在隐患。保证了装置的安全平稳运行，实现了合成炉操作现场无人值守，提高了操作人员的操作安全性，增加了氯碱公司效益。

参考文献

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