副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐系統(tǒng)技術(shù)方案

1、山東東營拓宇化工技術(shù)有限公司副產(chǎn)蒸汽HCL合成爐系統(tǒng)方案設(shè)計江蘇蘇宇化工設(shè)備有限公司2014-2-16日錄、項(xiàng)目要求及報價、副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐行業(yè)發(fā)展情況1、氯化氫合成系統(tǒng)副產(chǎn)中低壓蒸汽基本原理2、國內(nèi)氯化氫合成爐副產(chǎn)蒸汽現(xiàn)狀及特點(diǎn)3、新型副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐的特點(diǎn)三、副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐主要設(shè)備及工藝流程I、合成爐主要設(shè)備1、副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐主體2、汽包3、預(yù)熱器川、副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐系統(tǒng)工藝流程:1、氯化氫合成及冷卻流程。2、副產(chǎn)蒸汽流程。3、循環(huán)水流程。四、自動控制系統(tǒng)1、自動點(diǎn)火系統(tǒng)2、自動聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)3、氫氣、氯氣自動配比控制4、汽包部分的自動控制 五、節(jié)能減排及經(jīng)濟(jì)效益以及

2、安全分析六、主要性能指標(biāo)七、副產(chǎn)蒸汽HCL合成爐主要設(shè)備。1、副產(chǎn)蒸汽HCL合成爐系統(tǒng)主要設(shè)備一覽表2、提供的備品備件及易耗品 包括燈頭、防爆膜、四氟密封材料等一、項(xiàng)目要求及報價根據(jù)貴公司的要求：按合成爐每天產(chǎn)60噸HCI的采購條件，要求設(shè)計副產(chǎn) 蒸汽的HCL合成爐，其副產(chǎn)蒸汽壓力達(dá)到0.4-1.4MPa。裝置操作操作彈性為：50%110%裝置操作時間：8000小時/年。副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐系統(tǒng)單套含稅價228萬元（詳見副產(chǎn)蒸汽HCL合成爐系統(tǒng)主要設(shè)備一覽表）。二、副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐行業(yè)發(fā)展情況1、氯化氫合成系統(tǒng)副產(chǎn)中低壓蒸汽基本原理氯氣與氫氣反應(yīng)生成氯化氫時伴隨釋放出大M反應(yīng)熱：0.5H2

3、十0.5CI2=HCL+22.063Kcdmol,即每合成1千克氣態(tài)氯化氫放出 605.11 Kcal熱 io氯氣與氫氣在 合成爐內(nèi)以燃燒形式反應(yīng)生成氯化氫，火焰中心區(qū)溫度達(dá)到2500 r以上，生成的氯化氫氣體溫度在2000 r以上，這些熱M相當(dāng)可觀，完全 可以用來副產(chǎn)蒸汽。2、國內(nèi)氯化氫合成爐副產(chǎn)蒸汽現(xiàn)狀及特點(diǎn)對于氯化氫合成中的熱能利用，國內(nèi)經(jīng)歷了以下階段。第一代是使用鋼制水夾套氯化氫合成爐副產(chǎn)熱水。這種鋼合成爐在爐頂部和底部容易受腐蝕， 使用專命短，副產(chǎn)的熱水應(yīng)用范圍有限,目前已經(jīng)基本被淘汰。第二代是使用石墨制的氯化氫合成爐副產(chǎn)熱水,主要原理是通過承壓石墨內(nèi)筒和鋼制多采用的合成爐。外筒之間

4、水吸熱，產(chǎn)出大于 85度的熱水，是目前國內(nèi)一些氯堿企業(yè)較由于其合成爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所限，其內(nèi)部熱水不能自循環(huán)，需要通過外循環(huán)泵強(qiáng)制循環(huán)。這就導(dǎo)致熱水吸熱不穩(wěn)定，造成合成爐出口的HCL溫度變化大，有時會出現(xiàn)HCL出口溫度過高， 達(dá)不到工藝要求。另外，由于吸熱的石墨內(nèi)筒溫度一般低于 100度，會導(dǎo)致在石墨內(nèi)筒上出現(xiàn)大M冷凝酸，客觀的 造成合成爐產(chǎn)生冷凝酸過多。特別是一旦由于受熱不均易引起石墨內(nèi)筒出現(xiàn)滲 漏，導(dǎo)致HCL氣體進(jìn)入熱水中，使熱水的 PH值降低，腐蝕鋼制外筒和熱水循 環(huán) 管道，嚴(yán)重的導(dǎo)致更換。這就導(dǎo)致副產(chǎn)熱水HCL合成爐系統(tǒng)運(yùn)行的不穩(wěn)定，出現(xiàn) 頻繁的檢修和更換，對企業(yè)的安全和連續(xù)性生產(chǎn)造成重大

5、的損失和影響。第三代的副產(chǎn)低壓蒸汽 HCL合成爐是國內(nèi)合成爐廠家通過改進(jìn)副產(chǎn)熱水的石墨內(nèi)筒材質(zhì)，提高承壓能力，副產(chǎn)出 0.2? 0.3Mpa壓力的蒸汽。但由于石墨是非金屬脆性材料，受強(qiáng)度和使用溫度的限制，在副產(chǎn)蒸汽時 石墨爐筒作為產(chǎn)汽的受壓部件， 安全上存在一定隱患， 而且熱能的利用率只能達(dá) 到30% ? 40%, 采用該方法副產(chǎn)低壓蒸汽應(yīng)用范圍同樣有限。而通過改進(jìn)石墨材質(zhì)，也只能在一定程度上提高產(chǎn)出蒸汽壓力，其提高程度有限， 而且大幅提高 了制造成本，并在使用過程中對工藝操作有更加高的要求，增加了操作的復(fù)雜性。另外，由于本身石墨材料的原因，為防止石墨爐筒受熱升溫過快導(dǎo)致爆裂，合成 爐點(diǎn)火開車

6、后， 要小負(fù)荷運(yùn)行約2個小時后才能提升負(fù)荷，這對生產(chǎn)負(fù)荷的調(diào)整帶來了不便3、新型第四代全自動副產(chǎn)中壓蒸汽氯化氫合成爐的特點(diǎn)本公司設(shè)計制造的第四代全自動副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐在熱能利用中克服以上幾代的缺點(diǎn)， 采用三段式結(jié)構(gòu)： 在合成爐的中間高溫區(qū)段，使用鋼制水冷壁 爐筒；在合成段頂部和底部鋼材容易受腐蝕的區(qū)段，采用石墨材料制作。采用這 種方法既克服了石墨爐筒強(qiáng)度低和使用溫度受限制的缺點(diǎn)，又克服了合成段的頂 部和底部容易腐蝕的缺點(diǎn)。而且，由于其自身結(jié)構(gòu)條件特點(diǎn)（見第三節(jié)的合成爐 主要設(shè)備介紹），無需外循環(huán)泵，熱水能在產(chǎn)汽系統(tǒng)內(nèi)自循環(huán)，使產(chǎn)汽段吸熱效始終保持穩(wěn)定，避免了 HCL出口溫度的波動。正由于其

7、副產(chǎn)蒸汽壓力高，溫度 高（100度以 上）的特點(diǎn)， 不會在產(chǎn)汽內(nèi)筒上形成冷凝酸，也就不存在腐蝕問題，這就避免了第二代合成爐所碰到的問題。 也由于其產(chǎn)汽吸熱段為鋼制的特點(diǎn)，開車后，無需小負(fù)荷長時間升溫，可以宜接根據(jù)生產(chǎn)需求迅速提升負(fù)荷。而且由于 產(chǎn)汽承壓段采用鋼制水冷壁爐筒，從而使氯化氫合成的熱能利用率提高到 70% ,其承壓能力也大大提高，目前我們已經(jīng)做到產(chǎn)出蒸汽壓力最高達(dá)到1.4MPa,從而使副產(chǎn)蒸汽壓力可在 0.4? 1.4MPa間任意調(diào)節(jié)，可并入中、低壓蒸汽管網(wǎng)使用，使熱能得到充分利用。另外，由于該合成爐系統(tǒng)自動化程度高的特點(diǎn)（從點(diǎn)火開車、過程控制到停車全實(shí)現(xiàn)DCSa作控制），降低了操作

8、人員的操作強(qiáng)度。由普通的合成爐一對一的人員操作需求變成一個操作人員可操控數(shù)臺合成爐，減少了企業(yè)對人力資源的 需求和成本。三、副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐主要設(shè)備及工藝流程I、本系統(tǒng)主要設(shè)備包括副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐、汽包、預(yù)熱器。1、副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐與常規(guī)的氯化氫合成爐相比，本系統(tǒng)合成爐的爐筒部分采用鋼制水冷壁爐筒替代原來石墨爐筒的結(jié)構(gòu)，自下而上分為氯化氫合成段、蒸汽發(fā)生段 （第一冷卻 段）、氯化氫冷卻段（第二冷卻段）三部分。原料氯氣、氫氣從爐底進(jìn)入，在石英制的燃燒器內(nèi) （即氯化氫合成段） 混合反應(yīng)燃燒， 反應(yīng)后的高溫氯化氫氣體向 上經(jīng)過二段冷卻至45C以下后輸出。蒸汽發(fā)生段為鋼制水冷壁爐筒，具結(jié)構(gòu)

9、是由鰭片鍋爐鋼管焊接成的封閉圓筒，上下有環(huán)形集水箱， 水冷壁爐筒與汽包通過 管道連接， 組成熱水自循環(huán)系統(tǒng)，水冷壁爐筒鋼管內(nèi)軟水吸收氯化氫氣體的反應(yīng) 熱后上升， 經(jīng)上端環(huán)形集水箱匯集進(jìn)入汽包，部分水汽化成蒸汽產(chǎn)出， 部分水與 補(bǔ)充軟水一道循環(huán)回流。2 、汽包為蒸汽發(fā)生分離裝置。由鋼制爐筒過來的過熱水在汽包內(nèi)閃蒸出蒸汽輸出。汽包上設(shè)置有水位檢測控制儀表，運(yùn)行時通過自動補(bǔ)加軟水保證汽包內(nèi)維持一定液位。3、預(yù)熱器是一臺列管式換熱器，設(shè)置在汽包回水管與爐筒進(jìn)水管之間，開車時用采預(yù)熱系統(tǒng)內(nèi)軟水，停車期間用來保持鋼制爐筒溫度維持在90度以上， 防止產(chǎn)生冷凝酸腐蝕。川、副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐系統(tǒng)工藝流程：副產(chǎn)

10、蒸汽氯化氫合成爐系統(tǒng)從物料上分為三部分流程：氯化氫合成及冷卻流程、副產(chǎn)蒸汽流程、循環(huán)冷卻水流程。具體可參見工藝流程圖。1、氯化氫合成及冷卻流程。原料氯氣、氫氣從爐底進(jìn)入，在石英制的燃燒器內(nèi)混合反應(yīng)燃燒，反應(yīng)后的高溫氯化氫氣體向上經(jīng)過蒸汽發(fā)生段和氯化氫冷卻段至45C以下后輸出。2、副產(chǎn)蒸汽流程。軟水經(jīng)過高壓水泵加壓進(jìn)入汽包，通過管道（汽包與蒸汽發(fā)生段有一定的液位差） 進(jìn)入預(yù)熱器， 再通過下部環(huán)形集水箱進(jìn)入水冷壁爐筒 鋼管內(nèi), 吸收氯化氫氣體的反應(yīng)熱后上升，通過上部環(huán)形集水箱匯集進(jìn)入汽包，部分水汽化成蒸汽產(chǎn)出，部分水與補(bǔ)充軟水一道循環(huán)回流。3、循環(huán)水流程。循環(huán)水進(jìn)入下部燃燒段的夾套內(nèi) （用于冷卻石

11、墨內(nèi)筒，防止其過熱），再通過連接工藝管進(jìn)入上部的氯化氫冷卻段內(nèi)（用于冷卻氯化氫氣體），經(jīng)出口輸出。四、自動控制系統(tǒng) 在自動化控制方面，針對該合成爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本公司開發(fā)了可靠的遠(yuǎn)程自動點(diǎn)火、 完善的過程自動控制及安全的連鎖保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從點(diǎn)火開車、過 程控制到停車的全過程的DCSgl作，大大提高了裝置的自動化控制水平及本質(zhì)安全。控制系統(tǒng)由以下五部分組成。、自動點(diǎn)火系統(tǒng)成。在工自動點(diǎn)火系統(tǒng)由在線火焰檢測、自動切斷閥、高壓點(diǎn)火裝置和程序控制組 藝允許點(diǎn)火條件滿足的前提下啟動點(diǎn)火程序， 裝置自動進(jìn)行以下操作： 首先是進(jìn)行系統(tǒng)置換, 然后通過點(diǎn)火專用的氫氣、 壓縮空氣點(diǎn)燃小火， 最后引燃 石墨爐主燈

12、頭。此后操作人員可 以根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷的需要逐步提升負(fù)荷， 即安全又 便捷。、自動聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)該裝置設(shè)有：氫氣壓力低、氯氣壓力低、儀用氣壓力低、冷卻水流M低、汽包液位、火焰在線監(jiān)測等多個連鎖保護(hù)，當(dāng)任何一個聯(lián)鎖條件滿足時，系統(tǒng)立 即自動執(zhí)行停車保護(hù)程序，并進(jìn)行自動充氮保護(hù)，同時還設(shè)置了DCS及現(xiàn)場緊急 停車按扭，以備特殊情況下使用，確保裝置的安全。3、氫氣、氯氣自動配比控制根據(jù)生產(chǎn)控制中 HCI的純度分析來設(shè)定氫氣、氯氣適合的比值，該系統(tǒng)可 以通過精 確的氫氣、 氯氣流M測M與調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)氫氣與氯氣的自動配比控制。若生 產(chǎn)中氫氣、 氯氣的純度發(fā)生較大的變動時， 則要及時修正氫氣與氯氣的比值。 并 且通

13、過對出口的高純鹽酸4、汽包部分的自動控制 蒸汽分離的控制包括汽包液位的自動控制、蒸汽壓力自動控 制。即通過調(diào) 節(jié)進(jìn)軟水調(diào)節(jié)閥的開度來控制汽包液位，對出口蒸汽閥的調(diào)節(jié)來控制產(chǎn)出蒸汽的 壓力。另外，為保護(hù)合成爐產(chǎn)蒸汽設(shè)備的安全，我們做了汽包液位低和的聯(lián)鎖保護(hù)以及對蒸汽壓力高后的排放泄壓。五、節(jié)能減排及經(jīng)濟(jì)效益以及安全效益分析1熱能利用率高。每合成1t氯化氫氣體可副產(chǎn)低壓或中壓蒸汽 0. 7? 0. 8t o以日產(chǎn)60t 氯化氫為例，氯化氫合成系統(tǒng)裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)時日產(chǎn)蒸汽約42噸，蒸汽單價以200.00元/噸計，年開車 8000小時，年創(chuàng)效益約 280萬元。?由于氯化氫合成放熱大部分用來發(fā)生蒸汽，與

14、常規(guī)爐型相比，循環(huán)冷卻水用M大幅減少。以60t /d氯化氫合成爐來計算，每小時產(chǎn)出的熱M為1.8*10 6 kcal /h,這部分熱M68溢右以副產(chǎn)蒸汽的形式帶走，若以循環(huán)冷卻水的方式移熱，則需消耗210t/ h的冷卻水i （循環(huán)冷卻水溫升按6c計），按一般循環(huán)水 裝置配置需約60kW動力電，電價按0.5元/ 度計，每年可節(jié)約動力電費(fèi)用約 10.5萬元。.氯化氫合成系統(tǒng)副產(chǎn)的中、低壓蒸汽可宜接并入中、低壓蒸汽管網(wǎng)，而 副產(chǎn) 0.20.5MPa蒸汽的合成爐，需要建立單獨(dú)的蒸汽用尸網(wǎng)。本方案可以節(jié)省 建立單獨(dú)蒸汽管網(wǎng)的投資。.本采統(tǒng)爐筒列管與汽包之間的軟水流動采用的是熱水自循環(huán)方式，不需要消耗動力

15、。單套合成爐正常運(yùn)行時僅需一臺4KW軟水補(bǔ)充泵的動力消耗，與軟水強(qiáng)制循環(huán)的爐型單套需要15KW的熱水循環(huán)泵相比，每年節(jié)約的動力電費(fèi)用約5萬元。目前國內(nèi)大多數(shù)壓力為0.2 ? 0.5MPa的副產(chǎn)蒸汽合成爐均采用強(qiáng)制循環(huán)爐型。5、由于該副產(chǎn)蒸汽合成爐在保證正常工藝操作條件的情況下，能保持長時間穩(wěn)定的運(yùn)行，企業(yè)可以按正常的檢修計劃作業(yè)，避免了非正常的停車檢修。 這 對企業(yè)節(jié)省了大M的檢修費(fèi)用和非正常停車所造成的損失。從以上分析看，以日產(chǎn) 60t氯化氫為例采用副產(chǎn)蒸汽合成爐與普通爐相比每年可創(chuàng)造效益約235萬元，效益相當(dāng)可觀，對于新建項(xiàng)目還可以節(jié)省循環(huán)水的投資。而且， 由于該項(xiàng)目符合國家目前對企業(yè)的節(jié)能減排的政策要求，企業(yè)可以向國家有關(guān)部門申請到節(jié)能減排資金。 這不僅在經(jīng)濟(jì)效益上明顯，同時也具有顯 著的社會效應(yīng)，對企業(yè)對社會都有積極的意義。在安全上，由于該合成爐系統(tǒng)采用了先進(jìn)的設(shè)備制造技術(shù)、完善的的工藝水 平和高度的自動化控制。比以往的老式合成爐相比大大提高了裝置的本質(zhì)安全。六、主要性能指標(biāo).氯化氫合成系統(tǒng)（以日產(chǎn)60t氯化氫為例）氯化氫質(zhì)M達(dá)到以下要求：純度95%氯化氫出口溫度 45r滿負(fù)荷生產(chǎn)時單套副產(chǎn)1.4MPa蒸汽1.75t /小時;與動控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)DCS中