氯化氢合成炉排空蒸汽的利用

氯化氢合成炉排空蒸汽的利用

申忠甲 贺鹏飞

陕西金泰氯碱化工有限公司，陕西榆林 718100

[关键词]低压蒸汽;节约降耗;氯化氢合成炉;降噪

[摘 要]为解决合成炉排空蒸汽热量和纯水的浪费以及降低噪音，通过增加使用蒸汽的用户来达到排空蒸汽完全被利用。

Utilization of exhaust steam from hydrogen chloride synthesis furnace

Keywords: Low-pressure steam；Economize and reduce consumption Hydrogen Chloride Synthesis Furnace Noise reduction

Abstract: In order to solve the waste of steam heat and pure water and reduce the noise, the exhaust steam is fully utilized by increasing the users who use the steam.

陕西金泰氯碱化工有限公司（以下简称“金泰氯碱”），产能为23万吨/年离子膜烧碱和30万吨/年聚氯乙烯装置，配套25MW抽汽式热电机组，公司共有6台二合一副产蒸汽石墨合成炉。

1提出问题的背景

金泰氯碱坐落在陕北地区，属于典型的黄土高原丘陵沟壑区， 公司采用的是水源井采水，总用水量冬季约9000m³/d，夏季用水量约10000m³/d，枯水期主要分布在1、2、11、12月，平水期4、5、10月，总体水资源匮乏，所以节水对于公司显得尤为重要。

电解生产出来的湿氯气和湿氢气经过洗涤冷却降温后，通过压缩送往合成炉中燃烧生成氯化氢气体，反应过程为放热反应，公司采用的氯化氢合成炉为三段结构从下往上是混合燃烧段，换热段，氯化氢冷却段，纯水从底部进入，生成过热水，在蒸汽闪发罐内闪蒸得到低压蒸汽，低压蒸汽并入低压蒸汽管网，合成炉上部为氯化氢冷却段，将氯化氢气体冷却到35℃供下一工序使用。

满负荷生产时六台SZL-1600型二合一石墨合成炉0.2MPa低压蒸汽总量约为18t/h,所产低压蒸汽并入低压蒸汽管网，供公司所有低压蒸汽用户使用，冬季（1、2、3、11、12月）包括厂房和操作室以及办公楼暖气的供应，当气量不足时由热电机组通过减温减压的形式提供，夏季（4、5、6、7、8、9、10月）暖气停运后各用户正常使用低压蒸汽后，热电机组停止供低压蒸汽，为确保合成炉的安全稳定运行，低压蒸汽富裕量4.0t/h只能进行排空，造成纯水和热量的浪费还会增加现场的噪音，在蒸汽无排空的时候，氯化氢合成炉厂房内的噪音为35分贝，蒸汽有排空时噪音为55分贝。

2解决方案

将排空的蒸汽对热电机组的纯水换热，充分利用排空蒸汽的热量和回收蒸汽携带的纯水，新增加用户如图1.热电机组所用的纯水由化水车间直接输送至输水箱，在原有输水管线增加旁路去汽水换热器，达到在冬季无蒸汽排空时，换热器可以有效的隔离。直接将汽水换热在热电机组供低压蒸汽管网阀门后开孔焊接DN200无缝钢管，目前我公司低压蒸汽管网总管为DN350，增加手动阀门后进入汽水换热器。蒸汽输水管线（留有取样口）直接进疏水箱，取样分析检测冷凝水的电导和硬度，在冷凝水指标不合格的时候可以排放进热电分厂凉水塔，合格时直接进疏水箱回收利用。当低压蒸汽管网总管压力低于0.2MPa时，合成炉低压蒸汽排空阀门自动关闭，根据低压蒸汽压力调节汽水换热器的蒸汽手动阀，为保证低压蒸汽其他用户的压力稳定，只回收利用排空的低压蒸汽。

图1 为增用户后的流程图

3计算过程

3.1蒸汽产量

烧碱装置共有6台合成炉，满负荷运行的时单台合成炉117.3t/d氯化氢^[1]，生产1t氯化氢副产0.60吨蒸汽。

Q=117.3t/d×0.60×6÷24=17.59t/h

3.2排空蒸汽体积

蒸汽压力0.2Mpa；温度温128℃，蒸汽密度为1.155kg/m³,根据多年来实际运行数据可得排空低压蒸汽量约4.0t/h。排空体积：

V=4.0t/h×1000kg/t÷1.155kg/m³=3463m³/h

3.3增加管道直径的计算

查相关资料，低压蒸汽主管流速为30-40m/s,支管流速为20-30m/s^[2],

流速（m/s）=[体积流量（m³/h）÷管道截面积（m²）] ÷3600

管道截面积=3.14×R²（R为半径）

R2=3463m³/h÷3600÷π÷30m/s=0.0102㎡，

经计算需要DN200的管线才能彻底消耗掉多余的低压蒸汽。

3.4节约成本的计算

综合考虑由于富裕低压蒸气热量全部被利用，冷凝液也被回收，一年可以回收1.8万立方米水。低压蒸汽的成本为65元/吨，纯水成本3.5元/吨，按照蒸汽回收热量60%利用，排空的时间4500h来计算，节约成本为：

4500×4.0×60%×65+4500×4.0×3.5=76.5万元。

3.5换热温度的计算

通过对该工况的运行情况来分析，选用不锈钢板式换热器即可满足工艺需求。

低压蒸汽工作压力：0.2MPa,饱和温：120℃,工作温度：129℃,该蒸汽属于过热蒸汽,过热度9℃,其热焓值 2706.3kJ/kg^[3]，考虑到有散热损失,取热焓值2500kJ/kg。可以给100m³/h纯水加热温度：4t/h×2500kJ/kg×0.24kcal/kg÷100t＝24℃。需要新增加板式换热器1台，阀门4个，配管选用公司废旧物资进行再利用，投资成本预计3万余元。

4结语

通过对低压蒸汽管网蒸的改造，增加低压蒸汽的用户，将排空低压蒸汽的完全利用，不但降低锅炉燃煤的用量，回收蒸汽携带的纯水，综合利用，节能降耗，而且减少蒸汽在排放过程中形成的噪音污染，改善现场环境,符合规模企业节能降耗的要求，可进一步推进精细化管理工作。

参考文献

[1]高伟，田亮亮，王奋斗.合成炉低压蒸汽综合利用探讨[J].中国氯碱，2019（08）：38-39

[2]方度等.氯碱工艺学[M]化学工业出版社 1990.

[3]陈钟秀等.化工热力学[M]化学工业出版社 2011.