合成爐抽負(fù)壓系統(tǒng)技術(shù)改造

楊紅霞，崔亞新，李樹(shù)峰，師紅平

（黑龍江昊華化工有限公司，黑龍江 齊齊哈爾161033）

1 氯化氫生產(chǎn)工藝概述

來(lái)自氯氫處理工序的干氯氣、液氯工序的液化尾氣和氣化氯共同進(jìn)入氯氣緩沖罐。氯氣緩沖罐的出口有一根氯氣總管，分別進(jìn)入5 臺(tái)二合一石墨爐；來(lái)自氯氫處理工序的干氫氣進(jìn)入氫氣緩沖罐。出氯氣緩沖罐的氯氣通過(guò)氯氣總管上的分支管道進(jìn)入氯氣管道阻火器，再進(jìn)入氯化氫合成爐；出氫氣緩沖罐的氫氣通過(guò)氫氣總管上的分支管道進(jìn)入氫氣管道阻火器，再進(jìn)入氯化氫合成爐。氯氣、氫氣按一定比例（1∶1.05～1∶1.10）燃燒生成的氯化氫氣體，通過(guò)氯化氫分配臺(tái)分為三路。（1）經(jīng)過(guò)冷卻的氯化氫氣體，進(jìn)入氯化氫管道分配臺(tái)，再經(jīng)過(guò)氯化氫成品冷卻器送至VCM 工序，用于合成氯乙烯；（2）氯化氫氣體進(jìn)入降膜吸收系統(tǒng)制成高純鹽酸；（3）當(dāng)氯化氫合成爐出現(xiàn)異常問(wèn)題或者氯化氫用戶發(fā)生問(wèn)題，工藝中設(shè)置了事故降膜吸收裝置，以防止氯化氫外泄。

黑龍江昊華化工有限公司公司氯化氫合成工序有3 套降膜吸收裝置，其中2 套是用來(lái)生產(chǎn)高純鹽酸的，第三套是在事故狀態(tài)下吸收氯化氫氣體或者合成爐點(diǎn)火前和點(diǎn)火中用來(lái)抽負(fù)壓的。合成爐點(diǎn)火前要對(duì)爐內(nèi)進(jìn)行置換，合成爐內(nèi)的氣體被風(fēng)機(jī)抽出要經(jīng)過(guò)事故降膜吸收裝置。合成爐內(nèi)的氯化氫氣體經(jīng)過(guò)事故降膜吸收裝置被水吸收，不凝氣體從事故風(fēng)機(jī)出口排出。

2 工藝中存在的問(wèn)題

由于從事故降膜吸收中的事故尾氣吸收塔出口至風(fēng)機(jī)入口之間不可避免存在的障礙物，使得管道出現(xiàn)了U 型彎。從事故降膜吸收器出來(lái)的不能被充分吸收的氯化氫氣體在U 型彎管道中形成了冷凝酸，長(zhǎng)期積累逐漸增多。一旦出現(xiàn)生產(chǎn)異常現(xiàn)象，合成爐在緊急情況下停車(chē)，合成爐連鎖系統(tǒng)啟動(dòng)，爐內(nèi)自動(dòng)充氮，大量的氮?dú)饨?jīng)過(guò)事故尾氣吸收塔、U 型彎管道， 把U 型彎管道中的冷凝鹽酸從風(fēng)機(jī)出口吹出，不但污染了廠房地面而且腐蝕了風(fēng)機(jī)及周邊的設(shè)備和管道，見(jiàn)圖1。

3 合成爐抽負(fù)壓系統(tǒng)技術(shù)改造措施

3.1 第一次技術(shù)改造

圖1 氯化氫工藝流程示意圖

考慮到從事故尾氣吸收塔（尾氣吸收塔）至事故風(fēng)機(jī)（風(fēng)機(jī)）入口之間的管道由于U 型彎的存在而積存鹽酸，于是在事故風(fēng)機(jī)（風(fēng)機(jī)）入口加裝了自制的酸霧分離器。酸霧分離器采用DN 1 000、長(zhǎng)度1.5 m的PVC 材質(zhì)的管道， 在管道的兩端焊接DN 1 000的PVC 法蘭，然后用DN 1 000 的PVC 盲板把管子的兩端封堵嚴(yán)實(shí)。安裝盲板的目的是為了便于今后拆卸，清理酸霧分離器內(nèi)部雜質(zhì)或者檢查酸霧分離器使用情況。在正常生產(chǎn)情況下，從事故尾氣吸收塔（尾氣吸收塔）出來(lái)的不凝氣體在經(jīng)過(guò)管道U 型彎時(shí)會(huì)夾帶鹽酸液滴，夾帶鹽酸液滴的氣體首先要從酸霧分離器距離底部50 cm 處沿著切線方向進(jìn)入酸霧分離器，不凝氣體夾帶著鹽酸液滴在酸霧分離器內(nèi)部旋轉(zhuǎn)分離出大部分鹽酸液滴后，從酸霧分離器頂部出來(lái)進(jìn)入事故風(fēng)機(jī)（見(jiàn)圖2）。雖然在正常生產(chǎn)情況下，酸霧分離器的分離效果還不錯(cuò)，只有少量氯化氫氣體從事故風(fēng)機(jī)排出，但是在事故狀態(tài)下，由于合成爐連鎖停車(chē)， 合成爐內(nèi)充入大量氮?dú)猓?壓力（70～80 kPa）較大，導(dǎo)致酸霧分離器中的壓力驟然增大，使得酸霧分離器中的冷凝鹽酸依然被氮?dú)獯档搅耸鹿曙L(fēng)機(jī)里，鹽酸從事故風(fēng)機(jī)出口噴出，污染了地面，同時(shí)腐蝕了事故風(fēng)機(jī)及周?chē)脑O(shè)備和管線。曾設(shè)想把酸霧分離器中分離出來(lái)的鹽酸排到鹽酸罐區(qū)的廢酸罐里，但是由于酸霧分離器位于廠房的最高層，距離地面將近20 m 高，如果配置排酸管道還要在地面鉆洞，工程較麻煩。再者，由于酸霧分離器與事故風(fēng)機(jī)入口直接相連，酸霧分離器內(nèi)部是負(fù)壓，鹽酸也很難排出。雖然在酸霧分離器底部設(shè)置了排酸閥門(mén)，可以靠人工排酸，通過(guò)調(diào)小事故風(fēng)機(jī)的抽力把鹽酸排出后恢復(fù)風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行。但酸霧分離器內(nèi)鹽酸無(wú)法徹底排干凈。另外，由于頻繁停合成爐（該單位停合成都是待進(jìn)入合成爐氫氣流量降到400 m3/h時(shí)，按下緊急停爐按鈕，氯氣和氫氣管道會(huì)迅速向合成爐內(nèi)充入氮?dú)猓獨(dú)獬淙牒铣蔂t內(nèi)造成系統(tǒng)壓力增加，再加上事故風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)難免會(huì)有震動(dòng)，最后造成自制的酸霧分離器在一些接管及法蘭的焊縫處也出現(xiàn)了裂縫，冷凝鹽酸中揮發(fā)出來(lái)的氯化氫泄漏出來(lái)，污染了環(huán)境。第一次改造最終以失敗告終。

圖2 合成爐吸收第一次改造后工藝流程圖

3.2 第二次技術(shù)改造

第一次改造沒(méi)有徹底解決U 型彎管道中積存冷凝酸的問(wèn)題。但是由于障礙物的存在，U 型彎管道不能取直。于是利用原設(shè)計(jì)中的事故風(fēng)機(jī)（風(fēng)機(jī)），利用已有的抽鹽酸貯槽中氯化氫氣體的水力噴射器。工藝中設(shè)計(jì)的水力噴射器是用來(lái)抽出鹽酸貯槽中揮發(fā)出來(lái)的氯化氫氣體，用水吸收成鹽酸的設(shè)備。鹽酸貯槽揮發(fā)出的氯化氫氣體進(jìn)入水力噴射器，被水吸收后進(jìn)入循環(huán)液槽。來(lái)自公用工程的純水進(jìn)入循環(huán)液槽，用循環(huán)液泵分3 路送出：（1）作為回流返回循環(huán)液槽；（2）進(jìn)入尾氣吸收塔和事故尾氣吸收塔，吸收部分氯化氫氣體后，再進(jìn)入兩級(jí)降膜吸收器吸收氯化氫氣體生成濃鹽酸，降膜吸收器未被吸收的氯化氫氣體分別進(jìn)入尾氣吸收塔和事故尾氣吸收塔進(jìn)一步吸收，尾氣塔頂未被吸收的尾氣使用風(fēng)機(jī)和事故風(fēng)機(jī)排空；（3）循環(huán)液泵出口第三部分進(jìn)入水力噴射器，吸收鹽酸貯槽中揮發(fā)的氯化氫氣體后進(jìn)入循環(huán)液槽，未被吸收的尾氣排空。切斷事故尾氣吸收塔（尾氣吸收塔）出口與事故風(fēng)機(jī)（風(fēng)機(jī)）之間的管道，增加了一個(gè)DN100 的PVC 三通，三通的一端安裝了一個(gè)DN100 的塑料閥門(mén)（閥1 和閥3），與大氣相通，另一端用DN100 的PVC 管道與水力噴射器入口相連，并有閥門(mén)（閥2 閥4）控制，取消了原設(shè)計(jì)中的風(fēng)機(jī)，見(jiàn)圖3。

圖3 第二次改造后流程示意圖

在氯化氫合成工序在點(diǎn)合成爐需要抽負(fù)壓時(shí)，只需關(guān)閉事故降膜吸收出口三通與大氣相通的閥門(mén)（閥1），打開(kāi)去水力噴射器的閥門(mén)（閥2），就可以利用水力噴射器給合成爐抽負(fù)壓了。如果負(fù)壓不能達(dá)到點(diǎn)合成爐的要求 （把一張A4 紙放在合成爐的爐門(mén)剛好被吸住），可以通過(guò)提高循環(huán)液泵的壓力（增加水力噴射器的抽力）或者調(diào)節(jié)鹽酸貯槽頂部揮發(fā)氯化氫氣體進(jìn)入水力噴射器的閥門(mén)（閥5），也可調(diào)節(jié)尾氣吸收塔至水力噴射器的閥門(mén)（閥4）使壓力達(dá)到要求。待合成爐點(diǎn)火成功正常運(yùn)行后，打開(kāi)事故降膜吸收器頂部去大氣的閥門(mén)（閥1），關(guān)閉事故降膜吸收器去水力噴射器的閥門(mén)（閥2）并恢復(fù)尾氣吸收塔至水力噴射器的閥門(mén)（閥4）鹽酸貯槽至水力噴射器的閥門(mén)（閥5）點(diǎn)合成爐之前的開(kāi)度即可。通過(guò)這樣的改造，去掉了事故尾氣吸收塔至事故風(fēng)機(jī)之間的U 型彎管道， 解決了管道中積存冷凝鹽酸的難題。這樣的改造省去了事故尾氣吸收塔到事故風(fēng)機(jī)之間的管道，而且節(jié)省了2 臺(tái)風(fēng)機(jī)，節(jié)省了耗電。1 臺(tái)風(fēng)機(jī)耗電5 kW/h，這樣一年可以節(jié)電5×2×24×365=87 600（kW/h）。最重要的是通過(guò)改造后，即使有緊急停車(chē)事故，合成爐內(nèi)充氮后不會(huì)有鹽酸噴出了。因?yàn)槭鹿饰矚馕账敹酥苯优c大氣相連，氮?dú)饪梢灾苯优诺酱髿庵?，避免了未改造前氮?dú)獍裊 型彎管道中鹽酸吹出的危險(xiǎn)。第二次改造是成功的。

4 結(jié)語(yǔ)

鹽酸的腐蝕性很強(qiáng)，一旦泄漏將會(huì)對(duì)設(shè)備管線等造成嚴(yán)重腐蝕。 目前很多兄弟單位的氯化氫合成工序的工作環(huán)境與鹽水工序和電解工序相比，工作環(huán)境都是較差的， 這就需要通過(guò)科學(xué)的技術(shù)措施來(lái)改善氯化氫工序的作業(yè)環(huán)境。該公司氯化氫工序通過(guò)不斷的實(shí)踐和改造，從根本上解決了管道中積存冷凝鹽酸污染地面和腐蝕設(shè)備及管線的難題。不但使生產(chǎn)環(huán)境得到了改善，而且減輕了對(duì)相關(guān)設(shè)備的腐蝕，延長(zhǎng)了設(shè)備及管道的使用壽命。