氯化氫合成爐燃燒器密封泄漏原因分析及對(duì)策

氯化氫合成爐燃燒器密封泄漏原因分析及對(duì)策

Summary：合成爐燃燒器是正壓式二合一爐的重要組成部分，通過長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐，確定燃燒器燈頭與燈頭座密封材料由石棉繩、石棉絨改為三元乙丙橡膠密，為合成裝置長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。Keys：合成爐；燃燒器；密封；“二合一”合成爐一、合成爐燃燒器1.1結(jié)構(gòu)組成合成爐燃燒器主要由石墨氯氣燈頭座、石墨氫氣燈頭座、石英氯氣燈頭及石英氫氣燈頭組成。1.2工作原理鹽酸的制取包括氯化氫的合成、氯化氫氣體的冷卻和氯化氫氣體的吸收3個(gè)過程。經(jīng)電解氯氫處理工序處理后的氫氣經(jīng)阻火器后與從氯壓機(jī)送過來的氯氣以一定的摩爾比(1．00：1．05一1．00：1．10)同時(shí)進(jìn)入合成爐燈頭內(nèi)，在燃燒噴嘴處混合，氫氣點(diǎn)火后，氯氣和氫氣在反應(yīng)生成的火焰中完全燃燒生成氯化氫氣體。出合成爐的氯化氫氣體溫度很高，經(jīng)過兩級(jí)冷卻器冷卻后溫度降至40℃左右，冷卻后的氯化氫氣體通人降膜吸收塔和來自尾部吸收塔的稀鹽酸并流吸收成為合格的鹽酸。降膜吸收塔中沒有被完全吸收的氯化氫氣體進(jìn)入尾部吸收塔進(jìn)一步吸收變成稀鹽酸．稀鹽酸作為降膜吸收塔的吸收液。少量的尾氣經(jīng)水流噴射泵抽至水封后排空。氯化氫的合成屬于化學(xué)過程。氯化氫的冷卻和吸收屬于物理過程。二、“二合一”合成爐制取鹽酸工藝的特點(diǎn)“二合一”爐制取鹽酸的工藝流程如圖1所示。氯氣和氫氣由合成爐的下部送入，采用向上燃燒方式，從合成爐頂出來的氯化氫氣體進(jìn)入石墨冷卻槽進(jìn)一步冷卻后，進(jìn)入吸收塔吸收成合格鹽酸送人鹽酸儲(chǔ)槽?！岸弦弧睜t是一種鋼制石墨合成爐。合成爐的外壁采用鋼板結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯石墨，鋼板和內(nèi)壁之間是冷卻水夾套。氯、氫2種氣體在合成爐內(nèi)反應(yīng)時(shí)放出大量的反應(yīng)熱由爐體夾層冷卻水吸收，氯化氫氣體不與鋼鐵部分接觸，無三氯化鐵生成，生產(chǎn)的氯化氫質(zhì)量提高；合成爐周圍環(huán)境溫度保持常溫，操作人員的工作環(huán)境得到改善；裝置的生產(chǎn)能力較過去大為提高；出合成爐的氯化氫氣體采用鋼制石墨冷卻水槽冷卻，和鋼制冷卻盤管相比冷卻效果大大提高；“二合一”爐的熱水廢熱可再次利用。圖1三、石墨合成爐燃燒器密封失效及影響合成爐在正常生產(chǎn)過程中爐膛石墨壁內(nèi)會(huì)產(chǎn)生冷凝鹽酸且濃度較高，多數(shù)冷凝酸會(huì)從放酸管被放至液封罐中，少數(shù)冷凝酸會(huì)沿著燈頭流向燈頭與燈頭座的密封位置。一旦密封泄漏，冷凝酸會(huì)進(jìn)入氯氣管線及氫氣支管中腐蝕管線。合成裝置投產(chǎn)以來，曾多次發(fā)生氯氣管線腐蝕泄漏事件，其中最嚴(yán)重的一次因氯氣管線腐蝕泄漏造成整套電解裝置全線停車。四、燃燒器密封材料（1）石棉繩密封。合成裝置建成投產(chǎn)時(shí)，燃燒器中燈頭與燈頭座的密封材料采用的是石棉繩浸玻璃水后纏繞填充在燈頭與燈頭座的縫隙中，經(jīng)干燥固化7d后燃燒器才可以組裝使用。但是經(jīng)過運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，爐內(nèi)的冷凝酸極易從石棉繩的孔隙流入氯氣管線中，造成管線腐蝕泄漏，氯氣外溢。（2）石棉絨密封。電解車間針對(duì)石棉繩縫隙大的缺陷經(jīng)研究決定采用石棉絨替代石棉繩。石棉絨是電解車間電解槽吸附所用材料，絮狀石棉絨與玻璃水混合后攪拌均勻后填充到燈頭與燈頭座的密封槽中。但石棉絨與玻璃水的混合物不容易固化，每次組裝完成的燈頭組件需送入干燥室進(jìn)行干燥固化。電解車間合成爐切換周期是半年，單臺(tái)爐運(yùn)行半年后拆卸燈頭檢查，發(fā)現(xiàn)密封材料被鹽酸腐蝕嚴(yán)重，成碎末狀，無法起到密封作用。車間開始對(duì)石棉絨密封材料進(jìn)行試驗(yàn)查找原因，即將組裝完的燈頭組件放至干燥室中干燥12小時(shí)后再檢查密封材料的固化情況，經(jīng)檢驗(yàn)，干燥后的密封材料僅上部30cm內(nèi)固化，下部密封材料基本不固化。因此，用石棉絨進(jìn)行密封，不能滿足合成爐長(zhǎng)期運(yùn)行的條件。（3）橡膠密封。車間開始研究耐鹽酸的材料，并借鑒耐酸墊片運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過反復(fù)研究決定采用三元乙丙橡膠作為燃燒器的密封材料進(jìn)行試驗(yàn)。用三元乙丙橡膠條及橡膠棒填充燈頭與燈頭座的密封槽中，密封條間用膠粘接、防止鹽酸從縫隙中流出，三元乙丙材料對(duì)鹽酸有很好的耐腐蝕性能。車間開始著手采用三元乙丙橡膠條及橡膠棒填充燈頭與燈頭座的密封槽，組裝新燃燒器組件。新安裝的燃燒器在合成爐中投入使用，在合成爐檢修維護(hù)期間，新安裝的燃燒器經(jīng)拆卸檢查發(fā)現(xiàn)，三元乙丙密封材料經(jīng)過半年的運(yùn)行檢驗(yàn)，雖然經(jīng)鹽酸長(zhǎng)期腐蝕但是密封效果仍然良好，陸續(xù)將所有合成爐的橡膠密封墊改為三元乙丙密封封墊，提高了耐熱性能，避免了設(shè)備熱脹冷縮造成的密封墊的形變。五、三種密封材料的實(shí)用性對(duì)比燃燒器密封運(yùn)行時(shí)間與實(shí)用性比較，石棉繩浸玻璃水，運(yùn)行周期2～3個(gè)月，安裝方便，但是極易泄漏，無法滿足生產(chǎn)。石棉絨浸玻璃水，運(yùn)行周期3～6個(gè)月，安裝方便，但是使用周期短，無法滿足合成爐長(zhǎng)期運(yùn)行的條件。橡膠條及橡膠棒，長(zhǎng)期運(yùn)行，安裝要求較高，清除困難，但是可滿足合成爐長(zhǎng)期運(yùn)行的要求。六、防治石墨合成爐燃燒器密封失效的措施(1)定期安排設(shè)備停車，檢查密封墊狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)問題，提前處理，若密封墊狀態(tài)不好，立即更換。(2)加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)巡檢，重點(diǎn)是合成爐冷凝酸小罐視鏡，觀察冷凝酸量，若有輕微泄漏，及時(shí)處理。(3)增加了HCl供氣流量變化、循環(huán)水回水溫度變化的報(bào)警，一旦指標(biāo)變化速度超出設(shè)定值，就會(huì)發(fā)出報(bào)警，提示操作人員巡檢、確認(rèn)。(4)制定了應(yīng)急處理方案并進(jìn)行培訓(xùn)，提高操作人員判斷處理故障問題的能力。結(jié)語:綜上所述，采取以上措施后，合成爐已連續(xù)運(yùn)行1年以上，未再出現(xiàn)密封失效事故，這一影響生產(chǎn)安全的問題得到了比較妥善的解決。石墨合成爐燃燒器密封失效的解決為合成裝置長(zhǎng)周期、安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障，既保障了安全生產(chǎn)和產(chǎn)量的提升，又為公司帶來的巨大的效益。Reference：［1］趙榮欣,王俊飛.新型節(jié)能環(huán)保氯化氫石墨合成爐研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化[J].全面腐蝕控制,2011,(8).18-21.［2］閆超然,李會(huì)冬,崔長(zhǎng)根,等.氯化氫合成爐工藝設(shè)計(jì)及運(yùn)行效果[J].氯堿工業(yè),2002,(9):37-38.doi:10.3969/j.issn.1008-133X.2002.09.013.[3]董君林,劉明生.副產(chǎn)蒸汽氯化氫石墨合成爐設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].中國(guó)氯堿,2014,(4):19-23.doi:10.3969/j.issn.1009-1785.2014.04.006.

[4]趙峰.氯化氫石墨合成爐的維護(hù)[J].氯堿工業(yè),2016,52(3):41-43.doi:10.3