鹽酸生產(chǎn)余熱利用技術(shù)與應用

馬旻銳，魏占鴻，朱伯麟

（金川集團有限公司化工廠，甘肅金昌737100）

鹽酸生產(chǎn)余熱利用技術(shù)與應用

馬旻銳，魏占鴻，朱伯麟

（金川集團有限公司化工廠，甘肅金昌737100）

簡述了副產(chǎn)蒸汽合成爐的工藝流程，從安全、操作、設備方面詳述了副產(chǎn)蒸汽合成爐的特點。以日產(chǎn)100 t氯化氫為例，采用副產(chǎn)蒸汽合成爐較常規(guī)爐相比，每年可直接創(chuàng)收約280萬元，經(jīng)濟效益、社會效益顯著，值得推廣應用。

氯化氫；合成；余熱利用

氯堿生產(chǎn)過程中，一方面需要消耗大量低壓蒸汽，用來鹽水精制、飽和精鹽水升溫等；另一方面氫氣與氯氣合成氯化氫過程中又產(chǎn)生大量的熱（合成1 kg氣態(tài)氯化氫可釋放2 502 kJ熱量），需要通過循環(huán)水移除反應熱。此過程中不但浪費了大量的熱能，而且還增加了循環(huán)水系統(tǒng)的運行成本。

國內(nèi)關(guān)于氯化氫合成熱能利用，主要為利用反應熱副產(chǎn)熱水和蒸汽兩種。副產(chǎn)熱水工藝，由于在爐頂部和底部容易受腐蝕，影響生產(chǎn)且副產(chǎn)的熱水應用范圍有限等局限性，目前已經(jīng)基本被淘汰。副產(chǎn)蒸汽工藝，根據(jù)蒸汽等級主要分為低壓、中壓兩種工藝，優(yōu)缺點各異。金川集團有限公司化工廠結(jié)合自用低壓蒸汽的特點，對氯化氫合成余熱進行綜合利用，取得了顯著的經(jīng)濟效益[1，2]。

1 副產(chǎn)蒸汽工藝流程

來自氫氣處理工序的氫氣，經(jīng)氫氣穩(wěn)壓閥氫氣緩沖罐穩(wěn)定壓力后，經(jīng)孔板流量計和計量自動閥控制后進入氯化氫合成爐燈頭；來自氯氣處理工序的氯氣，經(jīng)氯氣穩(wěn)壓閥、氯氣緩沖罐穩(wěn)定壓力后，再經(jīng)孔板流量計和計量自動閥控制進入氯化氫合成爐燈頭，氫氣、氯氣以1.05∶1的摩爾比在燈頭上燃燒，生成HCl氣體。

HCl氣體向上經(jīng)過爐底燃燒室、蒸發(fā)段、過渡段、冷卻段、降溫至45℃后，進入HC1吸收系統(tǒng)生產(chǎn)精制鹽酸。來自脫鹽水站的脫鹽水由補水泵強制打到合成爐蒸發(fā)段下部的集水箱吸收HCl氣體的反應熱，被加熱的飽和脫鹽水自合成爐蒸發(fā)段上部集水箱出來進入閃蒸罐，因壓力變化飽和脫鹽水在閃蒸罐中迅速汽化，閃蒸罐頂部輸出飽和蒸汽，底部冷凝液自流至合成爐蒸發(fā)段。合成爐副產(chǎn)壓力約為0.30～0.40 MPa的飽和蒸汽，直接并入氯堿低壓蒸汽系統(tǒng)，作為精鹽水預熱和鹽水工序化鹽的熱源等。副產(chǎn)蒸汽合成爐工藝流程圖見圖1。

2 副產(chǎn)蒸汽合成爐特點

副產(chǎn)蒸汽HC1合成爐采用DCS集中控制，現(xiàn)場無人值守。最大限度保證了裝置的安全、高效、自動化運行，該生產(chǎn)裝置具有以下特點。

圖1 副產(chǎn)蒸汽合成爐工藝流程圖

2.1 爐火視頻監(jiān)視與爐火熄火自動聯(lián)鎖

自動點火由自動切斷閥、爐火監(jiān)視系統(tǒng)、點火裝置和控制程序組成。在滿足點火條件下，啟動點火程序，裝置自動進行操作：自動氣體置換后，氫氣經(jīng)點火槍在壓縮空氣助燃下燃燒，引燃石墨爐主燈頭處的混合氣體。石英燈頭采用梅花孔式石英燈頭，使氫氣、氯氣能夠按照一定比例充分混合，燃燒充分，避免游離氯。

2.2 蒸汽控制

合成爐副產(chǎn)蒸汽主要通過進水調(diào)節(jié)閥控制液位、蒸汽出口閥控制蒸汽壓力。另外，為保證合成爐安全運行，還增設了鍋爐液位低限聯(lián)鎖保護和蒸汽壓力高限自動排放泄壓的保護裝置。

2.3 自動連鎖保護

該裝置設有緊急停車及意外聯(lián)鎖、火焰熄滅聯(lián)鎖、循環(huán)水流量聯(lián)鎖、儀表空氣及壓力聯(lián)鎖、氯氣、氫氣及氮氣閥門的安全狀態(tài)聯(lián)鎖、合成爐頂壓力聯(lián)鎖、合成爐頂溫度聯(lián)鎖等多個聯(lián)鎖保護。當任何一個連鎖條件滿足時，系統(tǒng)立即自動執(zhí)行停車保護程序，并進行自動充氮。

2.4 耐高壓、高溫

合成爐爐體采用進口細顆粒的石墨材料加工外，同時采用進口改性樹脂浸漬，經(jīng)60 h 280℃的高溫碳化處理，縮小了石墨爐體與樹脂兩種不同物體的膨脹系數(shù)，消除了在一定高溫下的應力，確保設備正常運行。

2.5 冷密封

合成爐的密封采用分段結(jié)構(gòu)，使高溫區(qū)與低溫區(qū)分開，將所有的密封設置在低溫區(qū)，避免了開停車過程中由于溫差過大導致密封墊的熱漲冷縮所引起的泄漏，同時密封墊片采用進口材質(zhì)。

3 應用效果

3.1 運行情況

采用組合式副產(chǎn)蒸汽石墨氯化氫合成爐代替常規(guī)合成爐，可在30%～110%范圍內(nèi)調(diào)解，平穩(wěn)運行至今已經(jīng)接近兩年。合成爐副產(chǎn)的蒸汽應用于系統(tǒng)中鹽水化鹽、精制、升溫、設備保溫等方面，不僅回收了反應熱，降低了外購蒸汽的使用量，減少了公用系統(tǒng)的負荷，減少了動力能耗。單臺合成爐正常生產(chǎn)能力50t/d（100%HCl），每噸HCl可副產(chǎn)0.30～0.40 MPa的飽和蒸汽0.65～0.68 t，經(jīng)濟效益顯著。

3.2 效益分析

3.2.1 蒸汽效益

氯堿生產(chǎn)蒸汽單耗顯著下降，蒸汽單耗由原1.7t蒸汽/tNaOH，降至0.5t蒸汽/tNaOH。按照50t/d（100%HCl）副產(chǎn)蒸汽石墨合成爐計算，每合成1 t氯化氫氣體可副產(chǎn)低壓蒸汽0.65～0.68 t。20萬t燒堿裝置，以日產(chǎn)100 t氯化氫為例，2臺副產(chǎn)蒸汽石墨合成爐滿負荷生產(chǎn)時，日產(chǎn)蒸汽約65 t（2.71t/h），蒸汽單價以115元/t、純水5元/t計，年開車8 000 h，年創(chuàng)效益約（115-5）×2.71×8000=238.5（萬元）。

3.2.2 公用系統(tǒng)節(jié)電效益

與常規(guī)合成爐相比，采用副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐，將氯化氫合成大部分放熱產(chǎn)生蒸汽，循環(huán)冷卻水用量大幅減少。以日產(chǎn)100 t氯化氫為例計算，每小時產(chǎn)出熱量約為6.8×106 kJ/h，若將用來副產(chǎn)蒸汽的65%的熱量以循環(huán)冷卻水的方式移熱，則需消耗269 t/h的冷卻水量（循環(huán)冷卻水溫升按6℃計），按一般循環(huán)水裝置配置約需100 kW動力電，電價按0.5元/kW·h計，年開車8 000 h，年可節(jié)約動力電費用約四十萬元。

4 結(jié)語

（1）副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐較常規(guī)合成爐，由于其采用了高度自動化控制手段、先進的設備制造技術(shù)和優(yōu)化的工藝技術(shù)水平，大大提高了裝置的本質(zhì)安全；

（2）副產(chǎn)蒸汽合成爐不僅回收利用了合成爐的反應熱，而且減少循環(huán)水的使用量。以日產(chǎn)100 t氯化氫為例，采用副產(chǎn)蒸汽合成爐較常規(guī)爐相比，每年可直接創(chuàng)收約280萬元，經(jīng)濟效益相當可觀，對于新建項目還可以節(jié)省循環(huán)水的投資；

（3）社會效益顯著，符合國家提倡的節(jié)能減排政策要求，具有極大的推廣意義。

［1］王菊花，盛世奎，楊展，蔡海彥.副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐的選用及點火控制程序.中國氯堿，2013，10：22-24.

［2］徐志鋒，趙桂花.副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐的改進與應用.廣州化工，2013，41（6）：160-163.

Research and application about utilization of waste heat from Hydrogen chloride synthesis

MA Min-rui，WEI Zhan-hong，ZHU Bo-lin
（Jinchuan Group Co.,Ltd.,Chemical plant，JinChang，737100，China）

This paper expounds the technological process of synthetic furnace producing the steam，and details the characteristics of synthetic furnace producing the steam in the aspects of safety，operation，equipment.Hydrogen chloride production of 100 tons a day is a example，The synthetic furnace producing the steam compared with the conventional furnace，can direct revenue about 2.8 million yuan a year，have remarkable economic benefits and social benefits，Its technology is worth popularization and application.

hydrogen chloride；synthesis；waste heat utilization

TK11+5

B

1009－1785(2017)07-0038-03

2017-05-03