氯化氫合成爐燃燒器密封泄漏原因分析及對策

Summary：合成爐燃燒器是正壓式二合一爐的重要組成部分，通過長期生產實踐，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，為合成裝置長周期安全穩定運行提供了保障。Keys：合成爐；燃燒器；密封；“二合一”合成爐一、合成爐燃燒器1.1結構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個過程。經電解氯氫處理工序處理后的氫氣經阻火器后與從氯壓機送過來的氯氣以一定的摩爾比(1．00：1．05一1．00：1．10)同時進入合成爐燈頭內，在燃燒噴嘴處混合，氫氣點火后，氯氣和氫氣在反應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，經過兩級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入尾部吸收塔進一步吸收變成稀鹽酸．稀鹽酸作為降膜吸收塔的吸收液。少量的尾氣經水流噴射泵抽至水封后排空。氯化氫的合成屬于化學過程。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“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入石墨冷卻槽進一步冷卻后，進入吸收塔吸收成合格鹽酸送人鹽酸儲槽。“二合一”爐是一種鋼制石墨合成爐。合成爐的外壁采用鋼板結構，內襯石墨，鋼板和內壁之間是冷卻水夾套。氯、氫2種氣體在合成爐內反應時放出大量的反應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，生產的氯化氫質量提高；合成爐周圍環境溫度保持常溫，操作人員的工作環境得到改善；裝置的生產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過程中爐膛石墨壁內會產生冷凝鹽酸且濃度較高，多數冷凝酸會從放酸管被放至液封罐中，少數冷凝酸會沿著燈頭流向燈頭與燈頭座的密封位置。一旦密封泄漏，冷凝酸會進入氯氣管線及氫氣支管中腐蝕管線。合成裝置投產以來，曾多次發生氯氣管線腐蝕泄漏事件，其中最嚴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。合成裝置建成投產時，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，經干燥固化7d后燃燒器才可以組裝使用。但是經過運行發現，爐內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。電解車間針對石棉繩縫隙大的缺陷經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行干燥固化。電解車間合成爐切換周期是半年，單臺爐運行半年后拆卸燈頭檢查，發現密封材料被鹽酸腐蝕嚴重，成碎末狀，無法起到密封作用。車間開始對石棉絨密封材料進行試驗查找原因，即將組裝完的燈頭組件放至干燥室中干燥12小時后再檢查密封材料的固化情況，經檢驗，干燥后的密封材料僅上部30cm內固化，下部密封材料基本不固化。因此，用石棉絨進行密封，不能滿足合成爐長期運行的條件。（3）橡膠密封。車間開始研究耐鹽酸的材料，并借鑒耐酸墊片運行的經驗，經過反復研究決定采用三元乙丙橡膠作為燃燒器的密封材料進行試驗。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，在合成爐檢修維護期間，新安裝的燃燒器經拆卸檢查發現，三元乙丙密封材料經過半年的運行檢驗，雖然經鹽酸長期腐蝕但是密封效果仍然良好，陸續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，避免了設備熱脹冷縮造成的密封墊的形變。五、三種密封材料的實用性對比燃燒器密封運行時間與實用性比較，石棉繩浸玻璃水，運行周期2～3個月，安裝方便，但是極易泄漏，無法滿足生產。石棉絨浸玻璃水，運行周期3～6個月，安裝方便，但是使用周期短，無法滿足合成爐長期運行的條件。橡膠條及橡膠棒，長期運行，安裝要求較高，清除困難，但是可滿足合成爐長期運行的要求。六、防治石墨合成爐燃燒器密封失效的措施(1)定期安排設備停車，檢查密封墊狀態，提前發現問題，提前處理，若密封墊狀態不好，立即更換。(2)加強對生產現場巡檢，重點是合成爐冷凝酸小罐視鏡，觀察冷凝酸量，若有輕微泄漏，及時處理。(3)增加了HCl供氣流量變化、循環水回水溫度變化的報警，一旦指標變化速度超出設定值，就會發出報警，提示操作人員巡檢、確認。(4)制定了應急處理方案并進行培訓，提高操作人員判斷處理故障問題的能力。結語:綜上所述，采取以上措施后，合成爐已連續運行1年以上，未再出現密封失效事故，這一影響生產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周期、安全穩定運行提供了保障，既保障了安全生產和產量的提升，又為公司帶來的巨大的效益。Reference：［1］趙榮欣,王俊飛.新型節能環保氯化氫石墨合成爐研發與產業化[J].全面腐蝕控制,2011,(8).18-21.［2］閆超然,李會冬,崔長根,等.氯化氫合成爐工藝設計及運行效果[J].氯堿工業,2002,(9):37-38.doi:10.3969/j.issn.1008-133X.2002.09.013.[3]董君林,劉明生.副產蒸汽氯化氫石墨合成爐設計及應用[J].中國氯堿,2014,(4):19-23.doi:10.3969/j.issn.1009-1785.2014.04.006.

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