氯化氢合成装置工艺

氯化氢合成装置工艺氯碱分厂郝天亮二○一二年五月五日讲述内容1、本装置生产任务及产品简介2、氯化氢合成的原理3、工艺流程4、点炉及停炉步骤5、主要设备结构及其原理6、主要控制指标7、常见事故及处理方法8、联锁说明9、应急处理操作一、本装置生产任务及产品简介（一）生产任务1、将氯氢处理工序送来的合格的氯气、氢气在石墨合成炉内燃烧，生成氯化氢气体，将大部分合格的氯化氢供应给氯乙烯装置。2、将剩余部分氯化氢吸收成合格的高纯盐酸，并且为本厂及用户提供优质的高纯盐酸。3、平衡氯气。将氯乙烯净化尾气变压吸附提氢装置送来的氢气并入系统使用，保证全厂正常生产。（二）、产品简介1、氯化氢气体（HCl）（1）、物理性质在常温下为无色、有刺激性气味的气体，比重1.3，极易溶于水，并强烈地放热，其水溶液就是盐酸，是常用的无机强酸之一。纯的盐酸是无色液体，工业盐酸由于有铁、氯或有机杂质存在而呈黄色。20℃时，浓度31%的盐酸比重为1.1543，浓度为36%的盐酸比重为1.1789。饱和的或浓的盐酸在空气中能挥发出氯化氢气体。氯化氢极易与潮湿空气中的水分生成白色的烟雾。（2）、化学性质氯化氢在干燥的状态下几乎不与金属反应，但在含水或溶于水时，其表现为盐酸的性能，腐蚀性很强，能与大多数金属反应，生成相应的盐类。（3）、用途氯化氢气体是制造合成材料的主要原料，可用来制造聚氯乙烯和氯丁橡胶等。2、高纯盐酸高纯盐酸的外观与性状：无色或微黄色发烟液体，有刺鼻的酸味。熔点(℃)：-114.8(纯)沸点(℃)：108.6(20%)相对密度(水=1)：1.20相对蒸气密度(空气=1)：1.26饱和蒸气压(kPa)：30.66(21℃)高纯盐酸是用纯水吸收氯化氢气体制成的，纯度较高，主要用于离子膜电解生产。（1）、盐酸的性质（2）、盐酸的用途盐酸的用途很广，如化学工业中用来制取钡和锌的氯化物、苯胺、染料和皂化油脂；冶金工业中湿法冶金、清洗钢板铁锈；轻工业纺织品染色、鞣革染和电镀、用于淀粉制造水解酒精与葡萄糖；食品工业制酱油和味精等。级别指标指标名称一等品合格品总酸度（以HCl计%）≥31.031.0钙（以Ca计）mg/L≤0.300.50镁（以Mg计）mg/L≤0.070.20铁（以Fe计）≤0.303.0蒸发残渣，mg/L≤25.050.0游离氯mg/L≤20.060.0（3）、高纯盐酸质量标准二、氯化氢合成的原理生产氯化氢气体其主要反应还是氯气与氢气的化合反应，氯气与氢气在适宜的条件（如光，燃烧或触媒）下，会迅速化合，其反应式如下：Cl2＋H2=2HCl氢气及氯气在石英灯头做触媒的情况下发生燃烧反应生成氯化氢气体三、氯化氢合成工艺流程1、合成氯化氢工艺流程液化尾气来自液氯工序，进入尾氯缓冲罐(V-702)缓冲后与来自氯处理工序的氯气共同进入氯气缓冲罐（V-703)混合后进入石墨合成炉(R-701A~G)。氢气来自氢处理工序，通过氢气管道阻火器至石墨合成炉(R-701A~G)。氯氢气在炉内混合燃烧生成氯化氢气体，反应热由夹套中的纯水带走。氯化氢气体再经过炉顶冷却器，冷却器夹套中的循环水使其温度降至45℃以下，再进入氯化氢缓冲罐（V-701），通过氯化氢总管送至转化工序。原氯缓冲罐尾氯缓冲罐合成炉HCL缓冲罐蒸汽分配台HV-5460PV-5459工艺流程出水罐V-703氯气缓冲罐V-702液化尾氯缓冲罐来自氢处理氯气至事故氯纯水来自外管冷凝水来自外管冷凝酸罐来自外管来自氯处理纯水加压泵液氯工序冷凝酸罐酸调整罐高纯盐酸中间罐冷凝酸泵盐酸泵高纯盐酸泵稀盐酸循环罐循环泵吸收泵合成炉氯化氢缓冲罐一级石墨吸收器二级石墨吸收器尾气吸收塔水力喷射器水封罐废弃吸收塔合成炉氯气调节阀氢气调节阀2、高纯盐酸工艺流程制作高纯盐酸的HCl气体自合成炉出来后先进入一级降膜吸收器（T-701A~F）的顶部与来自二级降膜吸收器（T-702A~F）来的稀盐酸进行吸收，其吸收时放出的热量由夹套内的冷却水带走，生成31%的盐酸进入高纯盐酸中间罐（V-708）,浓度不合格的盐酸进入盐酸调整罐（V-707）。未被吸收的HCl气体进入二级降膜吸收器（T-702A~F）顶部与来自尾气吸收塔（T-703A~F）的稀盐酸进行吸收，二级降膜吸收器中未被吸收的少量HCl气体进入尾气吸收塔与来自稀盐酸循环槽（V-705）经盐酸吸收泵（P-703A/B）加压后的稀酸喷淋吸收生成稀酸进入二级降膜吸收器，与来自一级降膜吸收器的HCl气体吸收后，再进入一级降膜吸收器，与来自合成炉的HCl气体吸收，最终成为31%的合格盐酸。尾气吸收塔（T-703A~F）中未被吸收的微量氯化氢及惰性气体，与来自稀盐酸循环槽（V-705）经稀盐酸循环泵（P-702A~C）加压后的稀盐酸一起进入水力喷射器（P-701A~F）吸后流入稀盐酸循环罐（V-705）。未被吸收的尾气通过水封槽（V-704A~F）放空管道排入大气。氯化氢缓冲罐以及氯化氢气体管道中的冷凝酸排入冷凝酸罐（V-706）,经冷凝酸泵（P-704）送至盐酸收，吸收后的稀酸经过水封槽（V-704A~F）进入调整罐中，与盐酸调整罐中不合格的盐酸调整为31%合格盐酸后，由盐酸泵(P-705A/B)送至罐区。自一级降膜吸收器流出的31%的合格盐酸进入高纯盐酸中间罐（V-708），经过高纯盐酸泵（P-706A/B）送至电解工序或罐区。氯化氢合成炉夹套内的纯水由纯水罐（V-709）流出经纯水泵（P-707A/B）加压后供给。纯水吸收氯化氢合成时的反应热最终成为蒸汽，经管道进入蒸汽分配台（V-710）后，分配给各用户。补充稀盐酸循环槽（V-705）中的纯水由界区内纯水总管供给。一级降膜吸收器二级降膜吸收器尾气吸收塔水力喷射器吸收器水封槽（V-704）废气吸收塔稀盐酸循环罐3.3互串做酸工艺流程此工艺共有7台合成炉，六套吸收系统，每台合成炉可以用任何一套吸收系统制酸。（以7#炉去1#或2#吸收系统为例说明）HV-5457AHV-5457BHV-5452GHV-5452AHV-5452BHV-5451AHV-5451BHV-5451G互串做酸总管VCM1#炉7#炉2#炉四、点炉、停炉步骤1、点炉步骤（1）检查合成炉循环水畅通，夹套纯水液位在40%左右，合成炉负压正好。（2）取炉内含氢样，指标小于0.05%.(3)将氢气氯气调节阀分别开至25%和15%，打开氢气及氯气手动大阀。（4）打开氢气切断阀HV-5459,开手动小阀调节氢气大小。（5）点着氢气软管插入灯头氢气管，用铁丝扎紧。（6）打开氯气切断阀HV-5458，用手动小阀缓慢加氯气。观察火焰颜色，待火焰变为青白色时封炉门。（7）打开尾气排空，加吸收水。给合成炉提量至氢气500m³/h，氯气380m³/h左右后等合成炉升温。（8）当蒸汽压力并入蒸汽总管后逐步给合成炉提量。自控阀限位后将手阀开大，改用自控阀调节。2、停炉步骤（1）缓慢给合成炉降量至氢气400m³/h左右，氯气280m³/h左右。（2）主控直接关闭氯气切断阀，同时氢气切断阀及氯氢气调节阀会联锁关闭，然后立即关闭手动阀门，观察炉火是否熄灭。（3）关闭补纯水阀门LV-5451及蒸汽并网阀HV-5466，合成炉缓慢降温。（4）解除HV-5458与HV-5459之间的相互关闭联锁，打开氢气调节阀。开氮气阀门给合成炉充氮气置换20分钟以上后系统抽负压。五、主要设备结构及其原理（一）、合成炉1、合成炉工作原理来自氯氢处理装置的合格的H2和CL2经阻火器按一定的配比进入石墨合成炉，在石英灯头上燃烧，生成的氯化氢气体从石墨合成炉段往上，经合成段换热块换热后使合成炉夹套纯水产生更多的蒸汽，通过换热后的HCl气体再进入炉顶石墨冷却器，经炉顶石墨冷却器内循环水冷却至≤45℃，从氯化氢出口输出，进入氯化氢缓冲罐送至氯乙烯装置或去吸收系统制成盐酸。2、合成炉结构•合成炉由钢衬四氟灯头座、石英灯头、石墨合成段、合成段换热块、炉顶石墨冷却器、蒸汽室、气水分离器过滤网和钢制外壳等部分组成。具有占地面积小、结构紧凑、便于操作等优点。•内部石墨块有（按从下至上的顺序）：石墨底盘、下节石墨筒体、中节石墨筒体（2节）、上节石墨筒体、下换热块、上换热块、下气室、冷却换热块（5块）、上气室，共计14块石墨块炉门纯水进口上气室平衡管上换热块下换热块上节石墨筒体中节石墨筒体下节石墨筒体汽包氯化氢出口蒸汽出口石墨底盘冷却换热块5个循环水出口视镜循环水进口下气室两侧防爆口顶部防爆膜纯水循环水氯化氢循环水冷却水氢气氯气蒸汽出口闪蒸罐冷却水视镜防爆口纯水石墨底盘石墨筒体下换热块冷却换热块上气室下气室石英灯头上换热块冷却换热块汽包（二）、降膜吸收器1、降膜吸收器原理管内走吸收剂及吸收气体，管间走冷却剂；上封头内为吸收器头部，内有分布装置，保证吸收剂均匀地分布到每根吸收管内，并在管内壁形成薄膜往下流。本设备属湿壁式表面吸收装置，适用于伴随放热的易溶腐蚀性气体（如HC1，SO2等）的吸收。操作时吸收剂通过布膜器沿垂直列管内壁以薄膜状下降，气体自上而下（并流）通过内管空间，气液两相在流动的液膜上进行传质。列管外通冷却剂以除去吸收过程中放出的热量。2、降膜吸收器结构降膜吸收器由上封头、下封头、防爆膜、换热块（九块）、液体分布头及钢制外壳组成。如图：吸收水进口排气口排净口下酸口下封头循环水进口氯化氢出口循环水出口共9块换热块上封头氯化氢进口防爆膜六、主要控制指标1、原材料指标名称规格（v%）备注原料氯气Cl2≥98.5%H2≤0.4%O2≤1.0%来自氯处理工序尾氯Cl280～99%H2≤3.60%来自液氯工序原料氢气H2≥99%来自氢处理工序回收氢气H2≥99%含O2≤0.4%来自变压吸附纯水Ca2+0.0%Mg2+0.0%Fe含量≤0.001%（wt）来自纯水工序2、主要控制指标氯化氢纯度90%-94%氯化氢压力（炉压）≤50Kpa盐酸浓度31%±1%游离氯≤0.04%氯化氢温度≤45℃出酸温度≤45℃点火前氢气纯度≥99%点火前氯气纯度≥85%点火前炉内含氢≤0．05%系统开车炉前氢气纯度≥99%七、常见问题及处理方法1、合成炉火焰发红发亮原因：（1）氢气纯度低，含氧高（2）有杂质落在灯头上（3）灯头破处理方法：（1）立即分析纯度，与氯氢处理联系，严重时停车处理（2）停炉检查灯头2、火焰发白且有烟雾原因：（1）氢气过量太多（2）氯气纯度低（3）H2水分多处理方法：（1）减少氢气流量或提高氯气流量（2）通知调度提高电解Cl2纯度（3）排水3、火焰发黄发暗原因：氯气过量处理方法：减少氯气流量或加大氢气流量4、H2压力波动频繁原因：（1）氢气管道或设备积水堵塞（2）直流电波动（3）氢气压缩机操作问题处理方法：（1）检查排除积水（2）与调度联系稳定电流（3）与氯氢处理联系稳定压力5、合成炉炉压过高或波动频繁原因：（1）冷却器氯化氢出口液封（2）做酸炉吸收器液封（3）做酸阀（HV-5452）或送气阀（HV-5451）开度小（4）转化工序调节幅度大。处理方法：（1）检查冷却器冷凝酸排放情况（2）检查吸收器下酸情况及吸收水量（3）适当开大阀门（4）与相关岗位联系进行调节6、氯化氢气体出现游离氯原因：（1）H2和Cl2配比不当，氯过量（2）H2和Cl2压力波动大，调节不及时（3）H2纯度低（4）灯头烧坏合成不好（5）炉温低，反应不完全处理方法：（1）调节氯气量或氢气量（2）及时调节（3）提高H2流量并通知H2处理岗位（4）更换灯头（5）提高炉温，必要时停炉处理7、膜吸收塔出酸温度过高原因：（1）循环水水脏，使膜吸收塔换热孔堵塞，传热效果差(2)膜吸收塔冷却水开得太小(3)做酸量过大，超过了膜吸收塔生产能力（4）膜吸收塔安装水平度不够，造膜器不水平或损坏，导致部分HCl在底部吸收放热（5）膜吸收塔渗漏处理方法：（1）停车清洗膜吸收塔（2）开大冷却水量（3）降低HCl、H2O量（4）重新调整水平度（5）停车堵漏8、点炉时合成炉无负压原因：（1）水流泵未开或流量不够（2）尾气排空未关（3）做酸手阀或HV-5452未打开（4）吸收系统有液封现象或气相管堵塞（5）合成