摘 要：介紹了鹽酸合成爐生產(chǎn)工藝流程，分析了影響合成爐安全運行的因素并對運行過(guò)程出現的問(wèn)題提出了解決措施。
甘肅稀土新材料股份有限公司燒堿廠(chǎng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)燒堿廠(chǎng)），高純鹽酸 6 萬(wàn) t/a ，鹽酸合成爐為正壓式下自動(dòng)點(diǎn)火三合一鹽酸合成爐（型號 SYHL-200 ）。 由氯氫處理來(lái)的氯氣和氫氣分別經(jīng)過(guò)氯氣緩沖罐、氫氣緩沖罐、 氫氣阻火器和各自的壓力及流量調節閥，以一定的比例（氫氣、氯氣體積比 1.10∶1～1.40∶1 ）進(jìn)入石墨合成爐底部的石英燈頭，氯氣走石英燈頭的內層，氫氣走石英燈頭的外層，二者在石英燈頭前混合燃燒，合成的氯化氫向上經(jīng)冷卻吸收與尾氣塔來(lái)的稀酸一起吸收制成鹽酸，未被吸收完全的尾氣（大部分是不凝性氣體） 經(jīng)過(guò)尾氣吸收塔再次吸收處理達標后排放。 冷卻水罐的純水由泵輸送至石墨合成爐冷卻段和吸收段與合成氯化氫的溶解熱進(jìn)行熱交換，然后經(jīng)過(guò)板式換熱器，與循環(huán)水冷卻后回到冷卻水罐，如此循環(huán)。 針對鹽酸合成工藝運行過(guò)程中易出現的突發(fā)問(wèn)題 （比如原料氣純度不夠、造成氯氣外泄等；吸收水斷流，造成爐溫、爐壓升高緊急滅爐；氯氣、氫氣流量波動(dòng)，緊急聯(lián)鎖滅爐；操作不當造成氫氯比例失調）。 故在生產(chǎn)實(shí)際應做好以下檢查工作。
1 開(kāi)車(chē)前原料分析與工藝檢查
三合一鹽酸合成爐可使用原氯、尾氯或混合氯生產(chǎn)鹽酸， 原料氣的指標包括氫氣體積分數大于98% ，氫中樣體積分數小于 0.4% ，氯的體積分數大于 70% ，氯中氫的體積分數小于 2% 。 造成氫氣純度下降因素：（ 1 ）氫氣系統溫度高，含水高；（ 2 ）氫氣系統雜氣高（如氮氣）；（ 3 ）合成爐在使用氮氣置換過(guò)程存在死角。
在點(diǎn)爐之前分析氫氣及氯氣的相關(guān)指標，尤其是氫氣指標分析，且根據實(shí)際生產(chǎn)情況，確保置換時(shí)間和壓力， 在爐體雜氣置換過(guò)程中不留死角，防止在點(diǎn)爐過(guò)程出現氫氣爆鳴等。 其次，對前道工序進(jìn)行檢查， 尤其是電解系統充氮置換管線(xiàn)閥門(mén)檢查。 采取氮氣吹掃氫氣管道，且氮氣物理性質(zhì)與氫氣性質(zhì)相似，都不溶于水，使用焦性沒(méi)食子酸吸收氫氣中的氧，測定氫氣純度。 該方法不能識別氫氣系統是否含有氮氣，故在全線(xiàn)停車(chē)后，再次開(kāi)車(chē)，必須檢查電解氫氣充氮系統閥門(mén)，防止氮氣進(jìn)入氫氣系統 [1] ，造成氫氣不純，出現過(guò)氯；其次是及時(shí)檢測鹽酸濃度和鹽酸中游離氯的含量， 不能僅將氯氣、氫氣流量及體積比值作為安全運行判定的依據；#后，在生產(chǎn)過(guò)程中對氫氣系統溫度進(jìn)行嚴格控制。
2 吸收水系統檢查
吸收水斷流，爐內氯化氫氣體在短時(shí)間內大量累積，爐壓、爐溫升高，尾氣管炸裂。 吸收水斷流主要原因有純水系統供應出現障礙和吸收水泵故障。
（ 1 ）吸收純水生產(chǎn)系統故障
由于生產(chǎn)系統純水制備工序蒸汽與鹽水精制工序使用同一蒸汽系統。 生產(chǎn)系統蒸汽壓力下降，含堿化鹽水串入蒸汽系統，導致回收至純水系統蒸汽冷凝水含堿升高，進(jìn)入純水反滲透膜，導致 RO 反滲透膜通量急劇下降，純水產(chǎn)量故障，造成緊急停爐；其次，定期檢測純水生產(chǎn)系統回收蒸汽冷凝水的 pH 值及電導率， 防止回收冷凝水含堿高等造成純水質(zhì)量波動(dòng)，被動(dòng)生產(chǎn)。
（ 2 ）吸收水泵不上液
在正常倒泵過(guò)程中，吸收水泵突然斷流，再次起停仍不上液，泵腔吸入空氣，打破泵腔真空度，極易造成泵不上液。
在設計時(shí)未考慮到當地氣候條件，均未裝設泵腔排氣閥， 崗位操作人員在倒泵過(guò)程中， 啟動(dòng)泵時(shí)泵腔未進(jìn)行排氣， 導致運行泵時(shí)泵腔吸入空氣，吸收水斷流，爐內氯化氫氣體含量急劇上升導致?tīng)t壓升至 26 kPa ，尾氣管線(xiàn)斷裂，稀酸外泄，執行緊急停爐，降電流。 對此，在吸收水泵進(jìn)口各加裝 DN25 排空閥，在啟用備用泵之前，先用吸收水進(jìn)行灌注，排氣后再啟泵， 停用泵使用排空閥對泵腔進(jìn)行排空，防止吸收水管線(xiàn)凍結。
3 正常生產(chǎn)監控
生產(chǎn)中， 一般要求保持氫氯比例在 1.10∶1~1.35∶1 ， 氫氣、 氯氣的#佳流量是根據爐內火焰顏色、氣體的實(shí)際純度及壓力，及時(shí)觀(guān)察鹽酸濃度、游離氯含量、氫氣流量調節閥及氯氣流量調節閥的開(kāi)度。 在夏季生產(chǎn)中，氫氯比值稍高一般控制在 1.27~1.35 ，夏季氣溫高，生產(chǎn)系統溫度稍高于冬季溫度，氫氣含水量較大，比值過(guò)低（實(shí)際生產(chǎn)低于 1.25 ），極易出現游離氯升高現象，即合成爐過(guò)氯；其次，及關(guān)注合成爐冷卻系統溫度， 板換壓力等工藝參數，如果循環(huán)水冷卻水長(cháng)期在 40~60 ℃ 運行，極易在合成冷卻板換中形成鈣質(zhì)結垢， 堵塞換熱系統，造成合成爐下酸溫度升高，極易造成緊急停爐，及時(shí)倒板換并清理；做好循環(huán)水水質(zhì)監測和敞開(kāi)式循環(huán)水池防護工作，尤其春秋季節，風(fēng)沙或落葉較多進(jìn)入循環(huán)水系統，極易堵塞板換，造成爐體溫度升高；在工藝檢測中，及時(shí)觀(guān)測爐體冷卻水溫度、溫差及板換運行壓力，溫差越低或板換壓力有逐漸升高趨勢，說(shuō)明板換堵塞換熱效果下降，及時(shí)倒板換進(jìn)行清理。 冬季生產(chǎn)時(shí)確保氯氣輸送溫度及氫氣輸送溫度，尤其是在北方寒冷天氣，氫氣系統使用蒸汽伴熱管伴熱，否則易出現進(jìn)合成爐阻火器因積水或因腐蝕的銹渣堵塞阻火器，造成進(jìn)爐氫氣調節閥開(kāi)度開(kāi)至 90% 以上，但流量仍不能滿(mǎn)足使用要求，必須及時(shí)倒爐，清理阻火器；其次，冬季生產(chǎn)時(shí)氫氣溫度過(guò)低，氫氣管道積水增多，氫氣壓力不穩，或由于冷凝水含量過(guò)高造成合成爐燈頭炸裂也是導致合成爐緊急滅爐的關(guān)鍵因素之一，冬季生產(chǎn)加強氫氣系統排水，防止冷凝水聚集。
4 合成爐停爐操作
在合成爐停爐操作過(guò)程中， 必須在確保氫氯配比的情況下， 先降低氯氣流量， 再同步降低氫氣流量，吸收水流量同步降低。 切忌先降氫氣流量或吸收水流量，若先降氫氣流量，極易造成氫氯比例失調，緊急滅爐；吸收水降低過(guò)快，爐內氯化氫氣體含量過(guò)高，極易造成爐壓升高、尾氣炸裂、鹽酸外泄污染環(huán)境等事故。 停爐之后，對爐體進(jìn)行充氮保護。
5 自動(dòng)控制系統
鹽酸合成爐系統自動(dòng)化程度水平已經(jīng)很高，已實(shí)現在線(xiàn)火焰監控、氯氫流量調節、吸收水流量調節、比值聯(lián)鎖安全保護、氯氫壓力聯(lián)鎖保護、充氮系統及整流跳閘聯(lián)鎖保護等安全裝置。 工藝聯(lián)鎖簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 1 。在實(shí)際運行中，及時(shí)檢查氯氣壓力變送器等，防止由于氯氣系統酸泥累積造成差壓變送器失靈，流量、壓力不準確；其次是前系統氫氣或氯氣壓力波動(dòng)，造成進(jìn)入合成系統氫氣、氯氣壓力急劇降低至聯(lián)鎖跳閘保護值等緊急滅爐；檢查工藝過(guò)程中聯(lián)鎖正確投入，對爐體和安全運行進(jìn)行保護。
6 結語(yǔ)
鹽酸生產(chǎn)中使用氯氣及氫氣危險性比較大，且鹽酸泄漏極易造成環(huán)境污染，故在合成爐操作過(guò)程中及緊急情況，對操作人員的熟練程度和安全意識
要求極高；其次，必須嚴格監控各項工藝指標和嚴格按照操作規程執行；在日常生產(chǎn)中，加強實(shí)踐，不斷完善自控系統。
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