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氯化氢合成炉常见故障的处理措施【摘要】本文对氯化氢合成炉的日常运行故障和维修进行了分析，阐述了氯化氢合成炉工作中常见故障，总结故障成因，提出有效的优化策略。
加深相关工作者对氯化氢合成炉日常维修维护的了解，提升氯化氢合成炉的工作效率，有效避免了因合成炉故障而影响企业正常生产。
【关键词】氯化氢合成炉；故障；措施氯化氢合成炉在整个化工制造工艺中起着至关重要的作用，而且相关设备的连接和安全操作需要氯化氢合成炉作为基础保障，由此看来氯化氢合成炉的作用非常大。
本研究以北元集团化工分公司氯化氢合成炉为研究对象，采用案例分析法进行分析和研究。
相关参数：（1）R-701A/B/C/F/G/J/K/L/M/N 氯化氢合成炉SZL-1600（10台），型式：立式处理能力：140t HCL/d副产水蒸气处理能力：4t/h(0.25MPaG) 设计压力：0.13MPaG(管程)0.75MPaG（壳程）；炉体设计温度：260℃（管程）175℃（壳程）。
（2）型式:R-701DE氯化氢合成炉TQZ-140（2台）；立式处理能力: 120t HCL/d副产水蒸气；处理能力: 2t/h(0.25MPaG)；设计压力:0.12MPaG；设计温度: 5000°C。
合成炉的组成结构为：钢套、石墨块、石墨筒、石墨接管、平衡管、“O”型圈、灯头、灯座、视镜、防爆膜、弹簧螺栓。
主要是利用石墨的耐烧性，氢气、氯气通过石英灯头会在炉内进行燃烧产生氯化氢气体，再利用夹套循环纯水冷却，避免石墨炉胆因高温而烧坏，纯水会带走产生的热量，副产0.2MPa或者0.4MPa的蒸汽则于炉顶部通过循环水降温，降低氯化氢气体温度至45℃以下。
在氯化氢合成炉工作中，持续的高温是降低氯化氢合成炉寿命的一大重点要素，冷却系统的正常高效率运行也决定了该氯化氢合成炉的故障率高低[1]。
1 运行中出现的问题及改进措施1.1 合成炉的防爆板频繁爆破氯化氢合成炉TQZ-140经常出现防爆板爆破事故。
盐酸生产技术改进探讨盐酸具有广泛的应用方向，作为主要的无机化工原料，现在已经被有效用于医药、食品、染料以及皮革等行业。
目前盐酸主要生产技术分为两种，即直接合成法与无机或有机产品生产副产品，对于氯碱工业生产作业来说，多选择用电解产品氯气与氢气来直接合成盐酸。
为满足社会发展对盐酸总量的需求，需要在现有基础上对生产技术进行分析优化，对存在的不足进行改善，积极应用各项新型技术，争取更进一步提高生产效率。
本文对盐酸生产技术特点以及优化措施进行了简要分析。
标签：盐酸；生产技术；氯碱工业对于氯碱工业来说，其在盐酸生产过程中，出现中毒甚至化学爆炸等事故，除了因为管理不严格外，更重要的是生产技术还具有一定缺陷，自动控制程度低，技术整体水平比较低。
针对此，想要提高氯碱企业盐酸生产综合效率，就需要结合现有生产工艺特点，对现存不足进行分析，有重点的采取措施进行优化，确保工艺实施的有效性与安全性，在保证生产效率的同时，减少安全事故的发生。
1 盐酸生产技术特点分析以某氯碱企业盐酸生产工艺为例进行分析，氯气与氢气在常温下反应速度缓慢，而高温状态下可以剧烈反应，合成反应时会释放出大量热量。
氯化氢气体极易溶于水，且溶解过程中会释放出热量，为提高盐酸生产效率，最终选择用移去热量生产工艺。
原料氢气和氯气，经过各道工序处理后进入到合成炉燃烧器内，控制两者比例为1：1.05～1.1，在石英套筒式燃烧器内混合燃烧得到氯化氢气体。
因氯化氢气体温度高，这样便需要在炉壁上方设置循环酸分布器，通过循环酸冷却石墨炉膛内壁。
然后在微真空状态下，将氯化氢气体通入吸收冷却塔内，稀酸由尾气吸收塔内出来通入到吸收塔内，在顶部通过分布器进入到冷却器内，将其中过多的氯化氫气体吸收掉。
并且吸收塔底部，在重力作用下，高浓度盐酸会直接进入到贮槽内。
而产生的尾气则直接通入尾气吸收塔内，经过顶部喷淋水洗涤后排出。
2 盐酸生产常见事故分析在盐酸生产工艺中，要注意氯气具有较大的窒息性毒性，很容易与氢气形成爆炸混合物，如果处理不当很容易出现安全事故。
合成盐酸生产工艺的安全控制设计摘要本文简述了合成盐酸的生产工艺及主要设备，分析了生产中常见安全事故及成因，针对安全提出了工艺操作控制要求，列出了连锁控制参量及逻辑顺序，并对安全控制方案进行了分析设计。
关键词合成盐酸工艺控制安全设计 DCS在氯碱企业或纸浆厂的化学品车间，化学爆炸和中毒造成安全事故的主要原因，造成的危害及生命财产损失也特别大。
企业尽管制定了安全管理体系和安全操作规范，加强安全教育及安全检查，但安全事故仍不时发生。
究其原因，除了主观因素外，因为自动控制程度低，技术措施的落后造成的安全事故占有相当的比例。
盐酸是氯碱企业中最基本的无机酸，是氯碱厂做好氯气产品生产能力平衡的关键产品和大宗的化学合成法产品，也是纸浆厂化学品车间综合法（R6法）生产二氧化氯溶液的中间产品。
本文将以目前先进的三合一石墨炉生产工艺合成盐酸为例，简述工艺流程及设备，分析当前盐酸生产中普遍存在的安全问题，列出了连锁控制参量及逻辑顺序，并对安全控制方案进行了分析设计。
1．工艺流程及主要设备1. 1 工艺流程简述氯气和氢气的合成反应在常温下进行得很慢，但在高温下则化合反应相当剧烈，合成反应所释放的热量相当大，氯化氢气体极易融于水，伴有溶解热释放出来。
氯化氢在水中的溶解度与温度有关，温度越高，溶解度越小，为此采用了移去热量的生产工艺流程。
工艺流程如下：原料氢气由电解系统出来后经冷却、洗涤，大大降低了气相温度，经压力变送器、气液分离器、流量控制阀、开关安全阀、阻燃器进入合成炉燃烧器。
原料氯气经节流稳压调节后，经压力变送器、流量控制阀、开关安全阀、阻燃器进入合成炉燃烧器，原料氯气和氢气经节流控制，以1.0：1.05-1.10的比例在石英套筒式燃烧器中混合燃烧。
石英的传热较慢，套筒口积蓄的热量不易散失，能经常保持引发温度以使合成反应持续进行。
合成的氯化氢气体中心温度在1000 c以上，炉壁温度也可达400一500℃。
为此在炉壁上方设置循环酸分布器，使循环酸能冷却石墨炉膛壁，在微真空作用下，氯化氢气体进入吸收冷却塔部分，来自尾气吸收塔的稀酸在吸收塔顶部经分布器加入圆块孔式吸收冷却器，在该部分吸收更多的氯化氢气体，在吸收塔底部，增浓的盐酸在重力作用下进入盐酸储罐，尾气则进入尾气吸收塔，经来自顶部的软化水洗涤后排空。
盐酸合成炉余热回收利用作者：尹金林来源：《科学与财富》2018年第26期摘要：盐酸的合成过程中放出大量反应热，公司原有盐酸合成炉装置是全部用冷却水将这些热量移走，不但使热量白白浪费，还耗费了大量的冷却水。
对原有的盐酸合成炉进行技术改造，改造为组合式副产蒸汽的三合一盐酸合成装置，实行运行自动控制，并回收其中的热能产生蒸汽，生产蒸汽供生产使用，减少能源浪费。
关键词：盐酸合成炉；自动控制；余热回收；蒸汽1盐酸合成炉运行现状1.1 原盐酸生产主要工艺流程江苏奥喜埃化工有限公司原盐酸生产使用工艺设备是普通石墨合成炉，其工艺流程为：在石墨合成炉内，合成得到的氯化氢气体，经过夹套式的炉体、水冷管冷却后，进入氯化氢气体冷却器，再进入降膜吸收塔被尾气吸收塔来的稀酸吸收，生成31%成品酸从塔底经酸封分别进入工业盐酸贮槽和高纯盐酸贮槽。
在降膜吸收塔内未被吸收的氯化氢气体进入尾气吸收塔顶部，被由吸收水循环泵送来的吸收水继续吸收。
不凝性气体及少部分未完全吸收的氯化氢气体再被水喷射泵的水吸收进入吸收水循环槽，吸收水循环槽的水，经吸收水循环泵送至尾气塔作为吸收水，从而避免了废水的产生。
还有微量未被吸收的尾气，经过下水分离器，进入2#尾气碱洗塔吸收后排空；碱液也来自次氯酸钠装置的18%NaOH循环槽，该部分吸收后的碱液最终返回次钠生产系统。
1.2 原盐酸合成工艺存在的问题公司原盐酸生产使用工艺设备是石墨合成炉，氢气和氯气在合成炉的高纯石英灯中充分混合燃烧，合成HCl过程中要释放大量热，盐酸合成炉的燃烧段温度在1000℃以上，产生的热量由密闭系统夹套的循环冷却水吸收，由于原设计缺乏热量回收方面的考虑，直接使用200t/h 循环水装置的循环冷却水，不仅浪费了反应的热能，而且须消耗大量循环冷却水资源。
2 盐酸合成炉改造2.1盐酸合成炉改造方案江苏奥喜埃化工有限公司主产品为氢氧化钾，主要生产工艺是氯化钾电解工艺。
在氯化钾电解生产氢氧化钾过程中，主要消耗的能源资源：电力、蒸汽、纯水、工业水等。
二合一hcl合成炉运行总结本文以二合一hcl合成炉的运行总结为核心，详细分析了该炉的性能运行和控制技术。
二合一hcl合成炉是以热能代替传统的气体压力作为驱动能源，结合传统的热电联产工艺，采用较低温度和较高压力分别对蒸汽和氯气反应，实现了hcl合成反应，这种合成炉有利于节约能量和提高产量，也比其他合成炉有更好的运行安全性和经济性。
一、性能运行分析1.合成炉运行特征二合一hcl合成炉采用较低温度和较高压力分别对蒸汽和氯气反应，实现hcl合成反应，由于采用真空和夹套热交换的结构，可以有效的消除热能损失，同时增加反应器的操作温度，提高合成效率，节约能源。
另外，较低的操作温度可以有效防止合成液体沉积，更加安全有效的控制合成反应环境，从而能够降低合成中的沉积物积聚。
2.合成炉的热运行特性二合一hcl合成炉的热运行特性与传统的热电联产工艺相似，采取较低温度和较高压力分别对蒸汽和氯气反应，通过热能替代传统的气体压力，实现hcl合成反应，通过热能和真空双重控制循环，使得合成炉的热运行更加稳定、安全。
二、控制技术分析1.采用可编程序控制器对合成炉进行控制为了更好地满足不同生产工况的需要，二合一hcl合成炉采用可编程序控制器进行控制，可编程序控制器具有智能优势，能够无缝联动控制不同技术参数，满足合成炉对精密控制要求，保证合成炉的运行安全性和效率。
2.调整系统参数以监控合成过程二合一hcl合成炉在运行过程中，通过可编程序控制器不断调整不同的系统参数，对合成过程进行监控，以确保合成过程的高效运行，并且保持系统的稳定性，确保合成炉的运行安全性和效率。
三、总结本文以二合一hcl合成炉的运行总结为核心，通过详细分析了该炉的性能运行和控制技术。
二合一hcl合成炉采用较低温度和较高压力分别对蒸汽和氯气反应，实现hcl合成反应，更加安全有效的控制合成反应环境，从而能够降低合成中的沉积物积聚的情况。
另外，二合一hcl合成炉采用可编程序控制器，不断调整不同的系统参数，保证合成炉的运行安全性和效率。
枣庄中科化学有限公司15万吨/年烧碱离子膜烧碱装臵合成盐酸工序工艺操作规程目录前言1. 适用范围2. 生产任务3. 原料及产品性质3.1原料的物化性质3.2产品的物化性质4. 生产原理5. 工艺流程叙述6. 工艺控制指标7. 安全操作规程8. 异常现象判断及处理9. 生产安全技术规定10. 安全注意事项11. 岗位责任制12. 交接班制度13. 岗位职责、14. 安全制度15. 巡回检查制度16. 设备维护保养制度附录: 设备一览表前言本标准是根据《危险化学品从业单位安全标准化通用规范》(AQ3013-2008)的要求进行编制。
本标准是由枣庄中科化学有限公司提出。
本标准归口单位：本标准主要起草人：1.适用范围本岗位操作法适用合成盐酸装臵各岗位。
2生产任务及目的本工序的任务是将液氯工序生产的液化尾氯与氯氢处理工序送来的氢气在三合一石墨合成炉合成氯化氢气体，氯化氢气体用纯水吸收溶解为高纯盐酸，供氯碱装臵自用或外售。
3. 原料及产品性质3.1 原料的物化性质3.1.1 氢气分子式H2 分子量2.016物性：(1)氢气是一种无色无嗅无味的气体。
(2)氢气在标准状况下的密度为0.08987kg/m3(3)氢气在水中的溶解度很小，标准状况下每升水中仅能溶解21.5ml氢气。
(4)氢气的临界温度为-239.9℃临界压力为12.8个大气压，是不易液化的气体。
化性：（1）与氧化合生成水2H2+O2=2H2O纯净的氢气在纯净的氧气或空气中均衡燃烧生成水。
但点燃含有空气的氢气和空气中含氧在4～74.2%（V/V）及纯氧中含氢在5～96.5%（V/V）时都会发生爆炸。
（2）与氯化合反应生成氯化氢氢气在氯气中均衡燃烧生成氯化氢气，用水吸收后即生成盐酸，氯中含氢在5～87.5%（V/V）时也会发生爆炸。
3.1.2 氯气分子式Cl2 分子量70.906物性：(1)外观：氯气是黄绿色的气体，液氯为黄绿色油状透明液体。
(2)气味：氯气具有窒息性气味，能刺激人体的粘膜和呼吸器官，是一种能致人于死命的有毒气体。
盐酸合成炉工艺比较及常见问题
作者：胡瑜
来源：《山东工业技术》2016年第04期
摘要：结合盐酸合成工艺，系统的比较了各种合成炉的优缺点，以及在使用过程中出现的一些常见问题，强调了系统的稳定性和安全性。
关键词：铁制炉；石墨炉；安全；稳定
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.04.029
0 引言
盐酸作为工业生产的一项基础性原料，以其工艺的成熟，在稀有金属湿法冶金、有机合成、漂染工业、食品加工、无机与有机药物生产等领域受到广泛运用。
伴随着氯碱工业的不断壮大，配套的合成盐酸规模也在不断扩大，盐酸合成的装置从最初的铁合成炉发展到现在广泛运用的“三合一”石墨炉、“四合一”石墨炉。
1 合成盐酸的工艺流程
合成盐酸装置不断更新升级，但总的流程基本相同。
合成过程包括氯化氢的合成、冷却、吸收三个过程。
从电解槽出来的氢气经洗涤、冷却、压缩、干燥之后进入合成炉与从氯处理送过来的氯气按比例混合，在炉内燃烧，高温的氯化氢气体经过冷却器的冷却，通过降膜吸收器的吸收成为合格的盐酸。
未被吸收的氯化氢气体上升到尾气吸收装置形成稀盐酸，作为降膜吸收器的吸收液使用。
极少量的尾气通过喷射泵抽至水封排出。
2 合成盐酸的装置比较
合成炉从炉型来看分为两大类：铁制炉和石墨炉。
现在合成盐酸最主要的设备是“三合一”石墨炉、“四合一”石墨炉，铁制炉已经逐渐淡出这个领域。
2.1 铁制炉的特点
铁制炉自身不带冷却水夹套，氯气和氢气在合成炉内反应生成氯化氢气体，由于上游过来的原料气体不是绝对干燥的，反应的原料和产品在反应过程中与铁制炉直接接触，对设备造成严重腐蚀。
同时设备自身的铁元素被带入氯化氢气体中被吸收，使形成的盐酸受到污染颜色发黄，影响产品质量。
运用此装置，合成炉灯头腐蚀严重，需要经常更换，使用的空气盘管冷却器长期处于腐蚀的条件下，增加系统阻力，影响换热效果。
氯气和氢气燃烧生成氯化氢的过程，产生大量的反应热，造成热量损失的同时，使整个装置表面温度很高，形成较大的安全隐患。
2.2 石墨炉的特点
石墨炉出现后，从“二合一”石墨炉到现在的“四合一”合成炉。
相对于铁制炉，它最大的特点，在于内衬石墨的使用，石墨与外壳中间形成夹套，通入冷却循环水对炉内氯化氢气体进行冷却，石墨优异的导热性能，使得换热效果有了很大的提升。
氯气和氢气在合成炉内燃烧的温度能够达到2400℃，通过夹套和冷却器的冷却氯化氢气体的温度会大大降低。
二合一、三合一以及四合一都只是针对盐酸合成工艺中各个构件的形式而言的，常说的二合一就是合成炉与冷却器在一起，三合一就是合成炉、冷却器、降膜吸收器三者在一起，四合一就是合成炉、冷却器、降膜吸收器和尾气吸收塔四个构件在一个装置上，很明显，合成炉自身的构件越多，装置占地就越少，设备需要的空间就越少。
虽然合成炉本身构件越多，设备制造较复杂，一次性投资较大，但其具有工艺过程较简单、传热效率高、氯化氢气体出口温度较低、产品酸纯度高且无Fe3+污染、耐腐蚀性强，正常使用时维修量小等优点。
湖北兴瑞化工氯碱分厂就通过技术改造，将冷却水引水其他工段，回收利用了传热回来的冷却水，充分利用了合成过程中的热能。
国内普遍采用三合一合成炉，已有一些厂家开始用四合一合成炉，国外厂家用四合一合成炉已经普及。
3 盐酸合成系统常见问题探讨
盐酸合成需要的氯气属于剧毒气体，氢气属于易燃易爆品，极易形成爆炸气体。
系统的安全事故隐患包括原料氯气或氢气压力、流量、纯度的突然波动，人为的错误操作；合成炉运行过程中，氯气流量控制不当，造成盐酸游离氯偏高，甚至大量跑氯；开车时炉内氢气置换不彻底，处在氢气的爆炸极限内，点火时发生爆炸；停车过程中操作不当，或者运行过程中吸收水断流，造成炉内气体压力超压，防爆膜爆裂；冷却水夹套长期结垢，换热不畅或者局部过热，造成设备温度过高甚至局部损坏。
3.1 原料分析
原料气的指标包括氢气纯度大于98%，氯气纯度大于75%。
保证合成炉生产安全的关键是避免炉内、尾气系统产生爆炸性气体。
停车后应该用氮气充分的置换炉内气体，对置换的氮气的含氧量控制在0.5%以内。
点火前对炉内进行充分的负压抽吸，确保炉内气体合格，严格控制参与反应的氢气和氯气的控制指标，指标达标后方可点火。
尤其在第一次点火失败后，要重复以上过程，保证置换抽吸的时间在半小时以上，再重新分析点火。
3.2 流量调节
生产过程中，氯氢比一般控制在1：1.05～1：1.10之间。
由于过来的原料气压力是不断变化的，一般的孔板流量计均未进行精确的温压补偿，这个数据也只是理论的。
实际操作过程中，要时刻关注灯头的火焰颜色，以青白色为最佳。
火焰颜色偏红，反应氯气过量，造成氯气不完全燃烧，成品盐酸中游离氯偏高，容易造成跑氯。
火焰颜色过白，炉压升高，氢气过量，会引起后面的吸收器下酸温度过高，造成设备损坏。
如果短时间内火焰颜色极为不稳定，可能
进炉的氢气管道积水，尤其在气温低的时候更易出现，要定期进行排水。
压力和温度变化都会引起火焰颜色的迅速直观变化。
整个系统的连续性和稳定性，对合成炉的运行至关重要。
3.3 点火和停炉操作
手动点火之前，要先打开吸收水和冷却水，炉内保持适度的负压，在氢气胶管塞入合成炉之前进行管道置换，外部点火，快速塞入炉内，再慢开氯气阀门进入氯气，火焰正常后快速关闭炉门，根据情况慢慢加大氢气和氯气流量。
氢气调节过大造成火焰太长，操作人员心理压力；氯气调节过大，会造成氯气过量，可能扑灭火焰，造成跑氯。
停炉时操作相反，要避免氯气和氢气直接关闭，通常慢慢将氯气、氢气流量降低至约30%，再迅速同时关闭氯气、氢气阀门。
直接关闭会造成系统压力变化剧烈，甚至出现防爆膜超压爆裂。
停炉后对系统抽负压、充氮，分析合格之后再取下氢气软管，打开炉门。
4 结语
相比于铁制炉，石墨炉结构紧凑、传热效率高、拆装方便、寿命长、操作简单的特点。
熟悉合成炉的结构工艺，正确操作使用合成炉，可以提高产品质量，还可以延长合成炉的使用寿命，减少甚至避免安全事故的发生。
参考文献：
[1]程殿彬.离子膜法制碱生产技术[J].北京：化学工业出版社，2004.
[2]陈彦峰.YKSL70型三合一盐酸合成炉安全生产的探讨[J].中国氯碱，2010（12）：12.
作者简介：胡瑜（1989-），男，湖南澧县人，本科，工程师，研究方向：氯碱化工盐酸合成。
