馬旻銳，魏占鴻，朱伯麟

（金川集團(tuán)有限公司化工廠，甘肅金昌737100）

鹽酸生產(chǎn)余熱利用技術(shù)與應(yīng)用

馬旻銳，魏占鴻，朱伯麟

（金川集團(tuán)有限公司化工廠，甘肅金昌737100）

簡(jiǎn)述了副產(chǎn)蒸汽合成爐的工藝流程，從安全、操作、設(shè)備方面詳述了副產(chǎn)蒸汽合成爐的特點(diǎn)。以日產(chǎn)100 t氯化氫為例，采用副產(chǎn)蒸汽合成爐較常規(guī)爐相比，每年可直接創(chuàng)收約280萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益顯著，值得推廣應(yīng)用。

氯化氫；合成；余熱利用

氯堿生產(chǎn)過(guò)程中，一方面需要消耗大量低壓蒸汽，用來(lái)鹽水精制、飽和精鹽水升溫等；另一方面氫氣與氯氣合成氯化氫過(guò)程中又產(chǎn)生大量的熱（合成1 kg氣態(tài)氯化氫可釋放2 502 kJ熱量），需要通過(guò)循環(huán)水移除反應(yīng)熱。此過(guò)程中不但浪費(fèi)了大量的熱能，而且還增加了循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

國(guó)內(nèi)關(guān)于氯化氫合成熱能利用，主要為利用反應(yīng)熱副產(chǎn)熱水和蒸汽兩種。副產(chǎn)熱水工藝，由于在爐頂部和底部容易受腐蝕，影響生產(chǎn)且副產(chǎn)的熱水應(yīng)用范圍有限等局限性，目前已經(jīng)基本被淘汰。副產(chǎn)蒸汽工藝，根據(jù)蒸汽等級(jí)主要分為低壓、中壓兩種工藝，優(yōu)缺點(diǎn)各異。金川集團(tuán)有限公司化工廠結(jié)合自用低壓蒸汽的特點(diǎn)，對(duì)氯化氫合成余熱進(jìn)行綜合利用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益[1，2]。

1 副產(chǎn)蒸汽工藝流程

來(lái)自氫氣處理工序的氫氣，經(jīng)氫氣穩(wěn)壓閥氫氣緩沖罐穩(wěn)定壓力后，經(jīng)孔板流量計(jì)和計(jì)量自動(dòng)閥控制后進(jìn)入氯化氫合成爐燈頭；來(lái)自氯氣處理工序的氯氣，經(jīng)氯氣穩(wěn)壓閥、氯氣緩沖罐穩(wěn)定壓力后，再經(jīng)孔板流量計(jì)和計(jì)量自動(dòng)閥控制進(jìn)入氯化氫合成爐燈頭，氫氣、氯氣以1.05∶1的摩爾比在燈頭上燃燒，生成HCl氣體。

HCl氣體向上經(jīng)過(guò)爐底燃燒室、蒸發(fā)段、過(guò)渡段、冷卻段、降溫至45℃后，進(jìn)入HC1吸收系統(tǒng)生產(chǎn)精制鹽酸。來(lái)自脫鹽水站的脫鹽水由補(bǔ)水泵強(qiáng)制打到合成爐蒸發(fā)段下部的集水箱吸收HCl氣體的反應(yīng)熱，被加熱的飽和脫鹽水自合成爐蒸發(fā)段上部集水箱出來(lái)進(jìn)入閃蒸罐，因壓力變化飽和脫鹽水在閃蒸罐中迅速汽化，閃蒸罐頂部輸出飽和蒸汽，底部冷凝液自流至合成爐蒸發(fā)段。合成爐副產(chǎn)壓力約為0.30～0.40 MPa的飽和蒸汽，直接并入氯堿低壓蒸汽系統(tǒng)，作為精鹽水預(yù)熱和鹽水工序化鹽的熱源等。副產(chǎn)蒸汽合成爐工藝流程圖見(jiàn)圖1。

2 副產(chǎn)蒸汽合成爐特點(diǎn)

副產(chǎn)蒸汽HC1合成爐采用DCS集中控制，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守。最大限度保證了裝置的安全、高效、自動(dòng)化運(yùn)行，該生產(chǎn)裝置具有以下特點(diǎn)。

圖1 副產(chǎn)蒸汽合成爐工藝流程圖

2.1 爐火視頻監(jiān)視與爐火熄火自動(dòng)聯(lián)鎖

自動(dòng)點(diǎn)火由自動(dòng)切斷閥、爐火監(jiān)視系統(tǒng)、點(diǎn)火裝置和控制程序組成。在滿足點(diǎn)火條件下，啟動(dòng)點(diǎn)火程序，裝置自動(dòng)進(jìn)行操作：自動(dòng)氣體置換后，氫氣經(jīng)點(diǎn)火槍在壓縮空氣助燃下燃燒，引燃石墨爐主燈頭處的混合氣體。石英燈頭采用梅花孔式石英燈頭，使氫氣、氯氣能夠按照一定比例充分混合，燃燒充分，避免游離氯。

2.2 蒸汽控制

合成爐副產(chǎn)蒸汽主要通過(guò)進(jìn)水調(diào)節(jié)閥控制液位、蒸汽出口閥控制蒸汽壓力。另外，為保證合成爐安全運(yùn)行，還增設(shè)了鍋爐液位低限聯(lián)鎖保護(hù)和蒸汽壓力高限自動(dòng)排放泄壓的保護(hù)裝置。

2.3 自動(dòng)連鎖保護(hù)

該裝置設(shè)有緊急停車(chē)及意外聯(lián)鎖、火焰熄滅聯(lián)鎖、循環(huán)水流量聯(lián)鎖、儀表空氣及壓力聯(lián)鎖、氯氣、氫氣及氮?dú)忾y門(mén)的安全狀態(tài)聯(lián)鎖、合成爐頂壓力聯(lián)鎖、合成爐頂溫度聯(lián)鎖等多個(gè)聯(lián)鎖保護(hù)。當(dāng)任何一個(gè)連鎖條件滿足時(shí)，系統(tǒng)立即自動(dòng)執(zhí)行停車(chē)保護(hù)程序，并進(jìn)行自動(dòng)充氮。

2.4 耐高壓、高溫

合成爐爐體采用進(jìn)口細(xì)顆粒的石墨材料加工外，同時(shí)采用進(jìn)口改性樹(shù)脂浸漬，經(jīng)60 h 280℃的高溫碳化處理，縮小了石墨爐體與樹(shù)脂兩種不同物體的膨脹系數(shù)，消除了在一定高溫下的應(yīng)力，確保設(shè)備正常運(yùn)行。

2.5 冷密封

合成爐的密封采用分段結(jié)構(gòu)，使高溫區(qū)與低溫區(qū)分開(kāi)，將所有的密封設(shè)置在低溫區(qū)，避免了開(kāi)停車(chē)過(guò)程中由于溫差過(guò)大導(dǎo)致密封墊的熱漲冷縮所引起的泄漏，同時(shí)密封墊片采用進(jìn)口材質(zhì)。

3 應(yīng)用效果

3.1 運(yùn)行情況

采用組合式副產(chǎn)蒸汽石墨氯化氫合成爐代替常規(guī)合成爐，可在30%～110%范圍內(nèi)調(diào)解，平穩(wěn)運(yùn)行至今已經(jīng)接近兩年。合成爐副產(chǎn)的蒸汽應(yīng)用于系統(tǒng)中鹽水化鹽、精制、升溫、設(shè)備保溫等方面，不僅回收了反應(yīng)熱，降低了外購(gòu)蒸汽的使用量，減少了公用系統(tǒng)的負(fù)荷，減少了動(dòng)力能耗。單臺(tái)合成爐正常生產(chǎn)能力50t/d（100%HCl），每噸HCl可副產(chǎn)0.30～0.40 MPa的飽和蒸汽0.65～0.68 t，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3.2 效益分析

3.2.1 蒸汽效益

氯堿生產(chǎn)蒸汽單耗顯著下降，蒸汽單耗由原1.7t蒸汽/tNaOH，降至0.5t蒸汽/tNaOH。按照50t/d（100%HCl）副產(chǎn)蒸汽石墨合成爐計(jì)算，每合成1 t氯化氫氣體可副產(chǎn)低壓蒸汽0.65～0.68 t。20萬(wàn)t燒堿裝置，以日產(chǎn)100 t氯化氫為例，2臺(tái)副產(chǎn)蒸汽石墨合成爐滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，日產(chǎn)蒸汽約65 t（2.71t/h），蒸汽單價(jià)以115元/t、純水5元/t計(jì)，年開(kāi)車(chē)8 000 h，年創(chuàng)效益約（115-5）×2.71×8000=238.5（萬(wàn)元）。

3.2.2 公用系統(tǒng)節(jié)電效益

與常規(guī)合成爐相比，采用副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐，將氯化氫合成大部分放熱產(chǎn)生蒸汽，循環(huán)冷卻水用量大幅減少。以日產(chǎn)100 t氯化氫為例計(jì)算，每小時(shí)產(chǎn)出熱量約為6.8×106 kJ/h，若將用來(lái)副產(chǎn)蒸汽的65%的熱量以循環(huán)冷卻水的方式移熱，則需消耗269 t/h的冷卻水量（循環(huán)冷卻水溫升按6℃計(jì)），按一般循環(huán)水裝置配置約需100 kW動(dòng)力電，電價(jià)按0.5元/kW·h計(jì)，年開(kāi)車(chē)8 000 h，年可節(jié)約動(dòng)力電費(fèi)用約四十萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐較常規(guī)合成爐，由于其采用了高度自動(dòng)化控制手段、先進(jìn)的設(shè)備制造技術(shù)和優(yōu)化的工藝技術(shù)水平，大大提高了裝置的本質(zhì)安全；

（2）副產(chǎn)蒸汽合成爐不僅回收利用了合成爐的反應(yīng)熱，而且減少循環(huán)水的使用量。以日產(chǎn)100 t氯化氫為例，采用副產(chǎn)蒸汽合成爐較常規(guī)爐相比，每年可直接創(chuàng)收約280萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀，對(duì)于新建項(xiàng)目還可以節(jié)省循環(huán)水的投資；

（3）社會(huì)效益顯著，符合國(guó)家提倡的節(jié)能減排政策要求，具有極大的推廣意義。

［1］王菊花，盛世奎，楊展，蔡海彥.副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐的選用及點(diǎn)火控制程序.中國(guó)氯堿，2013，10：22-24.

［2］徐志鋒，趙桂花.副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐的改進(jìn)與應(yīng)用.廣州化工，2013，41（6）：160-163.

Research and application about utilization of waste heat from Hydrogen chloride synthesis

MA Min-rui，WEI Zhan-hong，ZHU Bo-lin
（Jinchuan Group Co.,Ltd.,Chemical plant，JinChang，737100，China）

This paper expounds the technological process of synthetic furnace producing the steam，and details the characteristics of synthetic furnace producing the steam in the aspects of safety，operation，equipment.Hydrogen chloride production of 100 tons a day is a example，The synthetic furnace producing the steam compared with the conventional furnace，can direct revenue about 2.8 million yuan a year，have remarkable economic benefits and social benefits，Its technology is worth popularization and application.

hydrogen chloride；synthesis；waste heat utilization

TK11+5

B

1009－1785(2017)07-0038-03

2017-05-03