鹽酸工段工藝改造總結(jié)

聶常昆

（新疆天業(yè)（集團(tuán)）有限公司化工廠，新疆 石河子832000）

新疆天業(yè)股份有限公司石河子化工廠 （以下簡(jiǎn)稱“石河子化工廠”）于1995 年建廠，年產(chǎn)聚氯乙烯樹脂7 萬t，生產(chǎn)燒堿6 萬t。但是，鹽酸工段自動(dòng)化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大。為優(yōu)化工藝和操作，進(jìn)行了工藝改進(jìn)。

1 流程概述

來自氯氫處理工序合格的氫氣和氯氣按一定的配比進(jìn)入二合一合成爐（多余的氫氣放空處理），在燈頭上燃燒，生成的氯化氫氣體從合成爐的冷卻段底部導(dǎo)出，溫度為30 ℃以下，進(jìn)入氯化氫分配臺(tái)，供PVC 系統(tǒng)生成聚氯乙烯樹脂或去吸收系統(tǒng)制成鹽酸或高純酸。氯化氫氣體經(jīng)吸收塔吸收后，進(jìn)入尾氣塔再吸收，尾氣自然放空，成品酸從吸收塔底部出來進(jìn)入鹽酸計(jì)量槽，經(jīng)分析合格后，由酸泵打入鹽酸儲(chǔ)罐待售。鹽酸2 段工藝流程見圖1。

2 工藝改造

2.1 合成爐熱水板式換熱器增設(shè)7 ℃水換熱管線

圖1 鹽酸工段工藝示意圖

鹽酸崗位現(xiàn)有3 臺(tái)二合一石墨合成爐，在合成爐頂部和側(cè)面裝有耐高溫、耐腐蝕材料制作的防爆膜，底部裝有鋼制或石英玻璃制的燃燒器（燈頭），燃燒器由內(nèi)外3 層套裝而成，內(nèi)層是圓筒形氫氣套筒，與外層套筒進(jìn)入的氯氣在內(nèi)外套筒間的流道內(nèi)均勻混合形成氫包氯向上燃燒合成氯化氫氣體，燃燒火焰呈青白色。其中，中心火焰溫度可達(dá)2 500 ℃。合成爐分為燃燒段和冷卻段，燃燒段用熱水循環(huán)換熱降溫，冷卻段用循環(huán)水循環(huán)換熱降溫，為確保氯化氫氣體出口溫度≤30 ℃，必須嚴(yán)格控制熱水和循環(huán)水的溫度。

循環(huán)水利用300 m2板式換熱器給熱水換熱，保證熱水溫度≤100 ℃，熱水由熱水泵抽取熱水箱里的水供給；循環(huán)水通過冷卻塔進(jìn)行循環(huán)降溫，保證循環(huán)水溫度≤16 ℃，循環(huán)水由循環(huán)水泵抽取循環(huán)水池的水供給。由于夏季溫度高，一旦出現(xiàn)循環(huán)水溫度高，冷卻塔降溫降不下來， 熱水溫度將會(huì)持續(xù)上漲，嚴(yán)重影響氯化氫出口溫度，如氯化氫溫度超過30 ℃，將會(huì)給后續(xù)的PVC 系統(tǒng)造成影響。

為解決以上的問題，該廠充分利用鹽酸崗位溴化鋰機(jī)組產(chǎn)生的7 ℃水富余冷量，鋪設(shè)7 ℃水至換熱器管線，一旦熱水溫度超過98 ℃，開大7 ℃冷水閥門，回水直接到循環(huán)水池，用于置換循環(huán)水水質(zhì)；當(dāng)熱水溫度為95～98 ℃時(shí)，適當(dāng)開啟7 ℃冷水閥門，回水直接到熱水箱，作為熱水箱的正常補(bǔ)水。熱水換熱工藝管線配置圖見圖2。

圖2 熱水換熱工藝管線配置圖

經(jīng)過改造，運(yùn)行一段時(shí)間后，鹽酸合成爐出口氯化氫的溫度得到了有效控制，熱水、循環(huán)水、7 ℃水的溫度調(diào)配更加合理，降低了操作人員的操作強(qiáng)度。

2.2 新上氯化氫分配臺(tái)

鹽酸崗位的3 臺(tái)合成爐，每臺(tái)合成爐配套1 個(gè)氯化氫分配臺(tái)，分配臺(tái)1 條管線直接送至PVC，另2 條管線送至吸收塔和尾氣塔生產(chǎn)鹽酸或高純酸。

鹽酸工段自動(dòng)化程度低，工藝管線和閥門陳舊，特別是氯化氫閥門均是玻璃鋼球閥，時(shí)間久了，開關(guān)和精細(xì)調(diào)節(jié)比較困難。 一旦遇到PVC 系統(tǒng)緊急停車，崗位人員必須分工明確，需1 人迅速關(guān)閉室外平臺(tái)的氯化氫總閥，1 人關(guān)閉室內(nèi)3 臺(tái)氯化氫分配臺(tái)去PVC 總管的閥門，1 人全開吸收閥門。在短時(shí)間內(nèi)，必須確保操作迅速和準(zhǔn)確，否則，由于切換閥門不及時(shí)，游離氯進(jìn)入后續(xù)PVC 系統(tǒng)，氯氣和乙炔氣結(jié)合瞬間就會(huì)產(chǎn)生氯乙炔爆炸性氣體，對(duì)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。

為了減輕操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免緊急情況造成的誤操作，提高生產(chǎn)的安全性，該廠新上1 個(gè)氯化氫分配臺(tái)，將原來3 個(gè)分配臺(tái)去PVC 的管線全部連接到新分配臺(tái)上并加裝閥門，分配臺(tái)出口加裝去PVC 系統(tǒng)的總閥，并完善配套的液位計(jì)和儀表系統(tǒng)。

經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，在緊急情況，無須多名人員及復(fù)雜的分工操作，只需1 人到氯化氫分配臺(tái)旁關(guān)閉所有閥門，1 人在室內(nèi)調(diào)節(jié)吸收閥門，即可完成所有的緊急處理和操作，大大提高了生產(chǎn)應(yīng)急的處理效率，消除了生產(chǎn)安全隱患。

改造前后的氯化氫2 段工藝流程圖分別見圖3、圖4。

圖3 改造前氯化氫2段工藝流程圖

2.3 合成爐視鏡增加沖洗水管線

在正常生產(chǎn)過程中，通過調(diào)整氫氣和氯氣的配比（1.05∶1.00～1.10∶1.00）和觀察火焰顏色（青白色）來控制氯化氫的安全生產(chǎn)。在合成爐內(nèi)存在有氯化氫氣體、水分和不凝性氣體，氯化氫氣體和水分結(jié)合會(huì)形成酸霧，時(shí)間久了，在視鏡處形成黑色腐蝕物，影響對(duì)火焰的觀察，對(duì)安全生產(chǎn)造成一定的影響。

為了保證安全生產(chǎn)，對(duì)視鏡進(jìn)行改造見圖5。利用停爐機(jī)會(huì)，在視鏡連接處的石墨套筒上開孔，保持45°的傾斜角度，用石墨樹脂粘接DN15 的石墨絲頭短節(jié)，并絲接DN15 的塑料球閥，球閥后部與自來水管線相連。由此，利用自來水沖洗視鏡膜片上的腐蝕物。

當(dāng)運(yùn)行一段時(shí)間，視鏡處出現(xiàn)腐蝕物，影響正常觀察火焰時(shí)，無需利用停爐機(jī)會(huì)拆開設(shè)備清洗視鏡，只需打開沖洗水閥門就可以清洗，節(jié)約了人工清理的時(shí)間，保證了鹽酸工段生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖4 改造后氯化氫2段工藝流程圖

圖5 改造后視鏡剖面圖

2.4 合成爐爐底進(jìn)氣C 型彎改造

氫氣經(jīng)過阻火器后進(jìn)入爐底的C 型彎，C 型彎由碳鋼材質(zhì)制作，其上部與燈頭連接，側(cè)面連接氯氣管線。氯氣和氫氣經(jīng)過C 型彎管線均勻混合，形成氫包氯向上燃燒，合成氯化氫氣體。

在合成爐內(nèi)存有氯化氫氣體、水分和不凝性氣體，氯化氫氣體和水分結(jié)合會(huì)形成酸霧，時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)在C 型彎的底部積酸，通過排污閥每小時(shí)一次排污。一旦C 型彎管壁的側(cè)面和排污閥周圍區(qū)域被酸霧腐蝕出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，就不得不采取停爐的方式進(jìn)行更換或補(bǔ)焊，需要大量的人力和物力。

將爐底C 型彎更換成襯塑管線，并通過法蘭、彎頭分段裝配，重新安裝使用。

改造后，自2012 年1 月連續(xù)運(yùn)行至今，沒有出現(xiàn)過因C 型彎管線腐蝕造成的合成爐非計(jì)劃停車現(xiàn)象。改造前后合成爐爐底C 型號(hào)示意圖見圖6。

圖6 改造前后合成爐爐底C型彎示意圖

3 結(jié)語

通過多項(xiàng)工藝技術(shù)改造后，很大程度上降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了檢修費(fèi)用，優(yōu)化了工藝，保障了生產(chǎn)系統(tǒng)的安全平穩(wěn)連續(xù)運(yùn)行。