氯化氫合成爐點(diǎn)火方式的改進(jìn)

韓百勝, 顧濤,師紅平

(新疆圣雄氯堿有限公司，新疆 吐魯番 838100)

新疆圣雄氯堿有限公司離子膜法燒堿產(chǎn)能40萬t/a，1期裝置2013年投產(chǎn)，2期裝置在吸收1期裝置經(jīng)驗(yàn)后，于2016年投產(chǎn)。氯化氫合成是離子膜燒堿生產(chǎn)裝置的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，合成爐是關(guān)鍵設(shè)備之一，合成爐點(diǎn)火開車是合成爐生產(chǎn)中至關(guān)重要的一步。本文中對(duì)氯化氫合成爐傳統(tǒng)點(diǎn)火方法進(jìn)行了改進(jìn)，大大提高了點(diǎn)火成功率。

1 工藝流程

1.1 傳統(tǒng)合成爐工藝流程

氯氣通過緩沖罐進(jìn)入氯氣總管，再進(jìn)入分支管道，經(jīng)氯氣流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥進(jìn)入氯氣管道阻火器，再進(jìn)入石墨合成爐；出氫氣緩沖罐的氫氣通過氫氣總管上的分支管道經(jīng)氫氣流量計(jì)進(jìn)入氫氣管道阻火器，再進(jìn)入石墨合成爐。氯氣、氫氣在合成爐內(nèi)燃燒生成的氯化氫氣體經(jīng)過冷卻后，被送至氯乙烯車間，用于合成氯乙烯；當(dāng)氯乙烯車間不需要氯化氫氣體或須制高純鹽酸時(shí)，氯化氫氣體進(jìn)入高純鹽酸吸收系統(tǒng)。改造前主物料流程示意圖如圖1所示。

上述工藝中氯氣和氫氣點(diǎn)火旁路閥門的開關(guān)手柄被引進(jìn)合成爐操作室，在點(diǎn)火時(shí)使用。操作室與合成爐間有厚厚的防爆墻，避免炸爐對(duì)操作人員的傷害。

①—?dú)錃恻c(diǎn)火閥門；②—氯氣點(diǎn)火閥門；③—?dú)錃獬涞y；④—氯氣充氮閥；⑤—?dú)錃馇袛嚅y；⑥—氯氣切斷閥。

2014年6—12月，1期裝置停車16次,點(diǎn)火情況及事故情況如表1所示。

由表1數(shù)據(jù)計(jì)算可得：平均點(diǎn)火成功率28.8%，噴火率44%，燈頭損壞率3.1%，人員傷害率0.88%。

表1 1期裝置7個(gè)月內(nèi)點(diǎn)火及事故情況

1.2 影響合成爐點(diǎn)火成功率主要因素和完善措施

(1)合成爐點(diǎn)火前須對(duì)合成爐氫氣、氯氣管路進(jìn)行充氮?dú)庵脫Q，置換后管路內(nèi)充滿不可燃、不助燃的氮?dú)?，其?duì)點(diǎn)火有直接影響。新工藝將置換管路改到切斷閥前，最大限度地減少管路內(nèi)氮?dú)獾拇媪俊?/p>

(2)氮?dú)庵脫Q后對(duì)爐內(nèi)抽負(fù)壓，即用空氣置換掉爐內(nèi)氮?dú)饧皻錃猓绻?fù)壓不足，氮?dú)庠跔t內(nèi)積存量大，氧氣純度就會(huì)較低，影響氫氣燃燒。此因素可通過調(diào)整風(fēng)機(jī)抽力調(diào)節(jié)，管控好崗位操作即可。

(3)氫氣管路內(nèi)漏，氫氣泄漏到爐內(nèi)，會(huì)使?fàn)t內(nèi)氫含量超標(biāo)，存在點(diǎn)爐閃爆風(fēng)險(xiǎn)。此因素可通過維修更換閥門，嚴(yán)格執(zhí)行點(diǎn)爐分析、操作程序來防范。

(4)氣流速度和穩(wěn)定度影響。因傳統(tǒng)工藝點(diǎn)火旁路管徑較大(DN50)，閥門開度很難控制，流量計(jì)在低流量時(shí)不能有效監(jiān)測(cè)流量。若閥門開度略大，則管內(nèi)流速就會(huì)很大，將點(diǎn)火棒火焰吹滅或火焰過大，從爐門噴出；若閥門開度略小，管內(nèi)流速就會(huì)很小，氫氣量小，點(diǎn)不著火或火焰不穩(wěn)定，易熄滅。因車間新員工較多，沒有較高的閥門開度控制技巧，很難將氫氣、氯氣流量控制穩(wěn)定。

1.3 改造后工藝

為提高合成爐點(diǎn)火成功率，減少事故發(fā)生，對(duì)合成爐工藝進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的工藝如圖2所示。主工藝部分基本沒有改變，只在合成爐氯氣、氫氣調(diào)節(jié)閥處各增加了DN25的點(diǎn)火旁路，并在點(diǎn)火旁路上設(shè)置流量控制裝置[1]，保證點(diǎn)火時(shí)氯氣和氫氣的流量適合點(diǎn)火操作。

①—?dú)錃庀蘖餮b置；②—氯氣限流裝置；③—?dú)錃獬涞y；④—氯氣充氮閥；⑤—?dú)錃馇袛嚅y；⑥—氯氣切斷閥。

2017年6—12月，1期、2期系統(tǒng)停車4次,點(diǎn)火情況及事故情況如表2所示。

表2 1期和2期裝置7個(gè)月內(nèi)點(diǎn)火及事故情況

由表2數(shù)據(jù)計(jì)算可得：平均點(diǎn)火成功率95.8%，噴火率0，燈頭損壞率0，人員傷害率0。

查事故記錄可得：2013年3月—2015年12月，點(diǎn)爐時(shí)降膜閃爆12次；2016年至今，點(diǎn)爐時(shí)降膜閃爆1次(原因是增大流量打開主路調(diào)節(jié)閥時(shí)，陽光充足看不清火焰顏色，且流量處于流量計(jì)死區(qū)范圍)?？梢姼脑旌蠼的らW爆次數(shù)明顯降低。

2 兩種點(diǎn)火方式對(duì)比

2.1 傳統(tǒng)點(diǎn)火方式及缺點(diǎn)

2.1.1 傳統(tǒng)點(diǎn)火方式

①將點(diǎn)著的點(diǎn)火棒放進(jìn)爐內(nèi);②開進(jìn)合成爐氫氣切斷閥,再開進(jìn)合成爐氫氣點(diǎn)火DN50閥門(手柄在室內(nèi));③氫氣點(diǎn)著后,打開進(jìn)合成爐氯氣切斷閥,再開進(jìn)合成爐氯氣點(diǎn)火閥門(手柄在室內(nèi)); ④氯氣點(diǎn)著后,關(guān)閉合成爐爐門，完成合成爐點(diǎn)火(即點(diǎn)火成功)。

2.1.2 傳統(tǒng)點(diǎn)火方式的缺點(diǎn)

實(shí)際操作中, 因流量計(jì)量程范圍很大(0～2 500 m3/h)，低流量時(shí)流量計(jì)不能正確顯示數(shù)據(jù)，閥門的死區(qū)各不相同，進(jìn)氣管徑DN200，造成氫氣、氯氣進(jìn)爐量很難控制,常出現(xiàn)如下事故：進(jìn)氣量大致使點(diǎn)火棒被吹滅、爐門噴火；進(jìn)氣量不穩(wěn)出現(xiàn)過氫或過氯而發(fā)生爆炸，操作人員被燒傷、中毒；此外，因氫氣、氯氣進(jìn)爐量很難控制，合成爐內(nèi)常發(fā)生過氫、過氯交替出現(xiàn)的情況，這樣的氯化氫進(jìn)入降膜吸收器經(jīng)水吸收后，剩余的氫氣、氯氣濃度升高形成爆炸性氣體，引發(fā)降膜吸收器內(nèi)閃爆事件。

2.2 新的點(diǎn)火方式的優(yōu)點(diǎn)

經(jīng)過對(duì)合成爐點(diǎn)火過程分析總結(jié)，在氫氣和氯氣點(diǎn)火管路上各增加一套限流裝置。在合成爐點(diǎn)火時(shí)，氫氣點(diǎn)火管路手動(dòng)閥打開后,氫氣流量為90～100 m3/h，氯氣點(diǎn)火管路手動(dòng)閥打開后,氯氣流量為70～80 m3/h。由于氣量供應(yīng)合適，進(jìn)合成爐氫氣、氯氣很容易被點(diǎn)著，合成爐小氣量點(diǎn)火成功后，關(guān)爐門，先后打開氫氣主路調(diào)節(jié)閥和氯氣主路調(diào)節(jié)閥，增大合成爐氫氣、氯氣進(jìn)料量，這樣不再出現(xiàn)爐門噴火、過氯現(xiàn)象和爐內(nèi)爆鳴，還可大大提高點(diǎn)火成功率，又不會(huì)燒傷操作人員和污染環(huán)境，也不會(huì)過氫、過氯交替出現(xiàn)，避免降膜吸收器閃爆。

新疆圣雄氯堿有限公司發(fā)明的該點(diǎn)火方式已獲國家專利。

3 結(jié)語

對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行合理優(yōu)化，再采用新的點(diǎn)火方法后，合成爐點(diǎn)火時(shí)崗位操作人員在開點(diǎn)火旁路時(shí)，不需調(diào)節(jié)開度，即使新員工無點(diǎn)火經(jīng)驗(yàn)，也可順利成功完成合成爐點(diǎn)火；通過對(duì)員工技能培訓(xùn)，做好點(diǎn)火前準(zhǔn)備工作，避開午后到日落時(shí)間段點(diǎn)爐，可做到點(diǎn)火成功率為100%；同時(shí)基本不會(huì)發(fā)生合成爐噴火、炸燈頭、人員燒傷事件，從裝置本質(zhì)安全方面向前推進(jìn)了一大步。