氯化氫合成生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行的探討

楊得紅

（青海鹽湖工業(yè)化工公司氯堿廠，青海 格爾木 816000）

許多氯堿企業(yè)在開試車時以及生產(chǎn)過程中，氯化氫合成的生產(chǎn)都出現(xiàn)過不同程度的不穩(wěn)定情況，小到系統(tǒng)壓力不穩(wěn)，波動大，燃燒不穩(wěn)定，氯化氫氣體游離氯超標(biāo)，大到合成設(shè)備及管道系統(tǒng)爆炸等事故。青海鹽湖工業(yè)股份化工公司氯堿廠自2010年11月試車投料運(yùn)行以來，氯化氫合成工段也出現(xiàn)過很多問題，經(jīng)過近一年來針對性的改進(jìn)，目前，氯化氫合成已基本趨于平穩(wěn)生產(chǎn)。

1 生產(chǎn)工藝原理及流程簡述

由電解工序來的原料氣，濕氯氣和濕氫氣經(jīng)各自的處理系統(tǒng)處理后，按一定比例在合成爐內(nèi)燃燒，反應(yīng)生成氯化氫氣體，并產(chǎn)生大量的反應(yīng)熱（184.21kJ）。為保證氯氣反應(yīng)完全，防止游離氯超標(biāo)對氯化氫質(zhì)量的影響，氫氣需比理論值過量5%～10%。反應(yīng)生成的氯化氫氣體可以通過鹽酸吸收裝置被純水吸收制備自用31%鹽酸，也可冷卻后送往下游工段合成VCM單體。

2 氯氫處理過程中氯化氫合成不穩(wěn)定的影響因素

氯化氫合成的原料氯氣和氫氣的處理及輸送過程至關(guān)重要，其生產(chǎn)過程中的不穩(wěn)定將直接影響氯、氫氣體的純度、質(zhì)量及流量的穩(wěn)定性。

（1）在氯氣的冷卻過程中，一定要控制冷卻后氯氣溫度為12～15℃。溫度太高，水分多、干燥耗酸量大；溫度太低，如在9.6℃時，濕氯氣中的水蒸氣會與氯氣生成Cl2·8H2O結(jié)晶，造成設(shè)備、管道的阻塞并損失氯氣，還可能造成鈦冷卻器損壞。硫酸吸水是放熱反應(yīng)，干燥產(chǎn)生的熱量通過換熱器由循環(huán)水及時帶走，冷卻溫度的控制通過調(diào)節(jié)循環(huán)水和冷卻水的流量來實(shí)現(xiàn)。為了使氯中含水小于100×10-6，進(jìn)入干燥塔的濃硫酸的H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)大于98%，且溫度應(yīng)盡量低，但也不要過低，通?？刂扑釡貫?2～15 ℃， 以防硫酸溶液生成 H2SO4·2H2O，H2SO4·H2O等結(jié)晶，造成設(shè)備和管道的阻塞，影響生產(chǎn)。

（2）氫氣的洗滌是在氫氣洗滌塔內(nèi)完成的，氫氣與經(jīng)洗滌液冷卻器冷卻到約40℃的循環(huán)洗滌液逆流接觸，氫氣被冷卻，氫氣中大約75%～80%的水分得到冷凝，并除去了大部分氫氣中所夾帶的堿霧。從氫氣洗滌塔頂部出來約45℃的氫氣經(jīng)氫氣壓縮機(jī)加壓至 0.10～0.12 MPa（G），溫度升至 50 ℃左右，為防止輸送管路低溫結(jié)冰，需減少氫氣的含水量，因此，設(shè)置Ⅰ、Ⅱ段氫氣冷卻器，分別用循環(huán)水和冷凍水將氫氣冷卻至15℃，再經(jīng)裝有專業(yè)過濾芯的水霧捕沫器除去氫氣夾帶的水霧后經(jīng)氫氣分配臺送至下游工序。

（3）氯、氫處理過程是制備純潔氯、氫氣體的主要環(huán)節(jié)，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)工藝要求精心操作，尤其是每一個階段的溫度控制更為重要，任何一個環(huán)節(jié)的溫度控制不佳，均會影響氯氫氣體的除水效果，也會造成管道結(jié)晶和結(jié)冰的危險，影響氣體流通輸送；氯、氫洗滌不好也會帶來工藝危害，會在后續(xù)設(shè)備和管道內(nèi)帶來鹽結(jié)晶和堿結(jié)晶，嚴(yán)重會致密酸霧捕沫器和水霧捕沫器的濾芯，造成后續(xù)氣體壓力下降，影響氯氫氣體的正常流通輸送。

3 注意事項(xiàng)和處置措施

（1）濕氯氣采用洗滌、冷凝、水霧分離、濃硫酸干燥等步驟進(jìn)行處理，操作中的控制都至關(guān)重要。比如，夏季溫度較高，循環(huán)水溫度也較高，應(yīng)注意觀察洗滌塔循環(huán)氯水的溫度，如果循環(huán)氯水的溫度超過45℃，會影響氯氣中水蒸氣的冷凝，造成后續(xù)氯處理的負(fù)擔(dān)加重，濃硫酸消耗增加，處理后的氯氣氯中含水超標(biāo)等；冬季溫度較低，循環(huán)水溫度和管道環(huán)境溫度較低，應(yīng)注意控制冷卻過程中氯氣的溫度和干燥濃硫酸的溫度，以防溫度過低形成Cl2·8H2O、H2SO4·2H2O和H2SO4·H2O結(jié)晶，造成管道和設(shè)備堵塞、損壞。

（2）濕氫氣采用洗滌、冷凝、水霧捕沫等步驟進(jìn)行處理，洗滌是洗去濕氫氣中夾帶的堿霧；冷凝是將濕氫氣中大量的飽和水蒸氣冷凝除去；水霧捕沫是進(jìn)一步除去氫氣冷凝后夾帶的少量水霧；洗滌塔洗滌水要均勻噴淋洗滌，溫度要適宜（一般出塔氣體溫度以45℃為宜），氫氣一、二段冷卻器冷凝液收集排液要暢通，尤其冬季應(yīng)注意防凍，防止排液管受凍不暢，冷凝水液位過高液封出氣口，造成氫氣壓力波動不穩(wěn)。有些廠家的氫氣輸送管道較長，為防止在冬季因水霧處理不徹底，在管道內(nèi)受冷凝集，時間長了在管道低處形成液封的情況，在氫氣管道上加蒸汽伴熱管，使氫氣管道確保在15℃以上。這是大多數(shù)廠家采用的比較可行的方案。

（3）在大修期間，定期對設(shè)備塔板、填料、濾芯進(jìn)行細(xì)致檢查。氯、氫處理過程的塔器設(shè)備內(nèi)塔板、填料、濾芯的完好程度是確保氯、氫處理各個環(huán)節(jié)高效運(yùn)行的前提。定期對設(shè)備內(nèi)進(jìn)行檢查、清洗、清理，適時更換塔器填料及保持水霧分離器、酸霧捕沫器、水霧捕沫器濾芯的高效使用性能都是至關(guān)重要的。

（4）氯化氫合成的關(guān)鍵設(shè)備為氯化氫合成爐，青海鹽湖工業(yè)化工公司氯堿廠采用法國卡朋羅蘭二合一石墨合成爐，其點(diǎn)火方式為上點(diǎn)火，燃燒方式為火焰向下燃燒，爐內(nèi)正壓操作，循環(huán)水冷卻換熱降溫。為保證合成爐安全穩(wěn)定運(yùn)行，在緊急事故狀態(tài)時，能迅速控制事故蔓延，合成爐系統(tǒng)設(shè)置了連鎖動作閥門。為確保生產(chǎn)的安全性、穩(wěn)定性及連續(xù)性，氯、氫流量計(jì)的準(zhǔn)確性不容忽視，各調(diào)控閥的操控性要可靠。

在工藝方面，合成爐、氯化氫冷卻器、成品冷卻器、降膜吸收器的循環(huán)水量、壓力控制要滿足工藝要求，尤其要滿足合成爐的循環(huán)水流通量，另外，要確保循環(huán)水的潔凈性，以防雜質(zhì)堵塞石墨孔，造成局部換熱不力，石墨塊受損。有些氯堿廠采用國產(chǎn)合成爐，其點(diǎn)火方式為下點(diǎn)火，爐內(nèi)為微負(fù)壓，除上述注意事項(xiàng)外，還應(yīng)注意合成爐的負(fù)壓操作，以確保點(diǎn)火、氯、氫燃燒反應(yīng)及氯化氫的流通輸送。