氯化氢合成工艺技术及装置的选择

作者：邹海燕

来源：《科技创新导报》2011年第24期

摘要:介绍了氯化氢合成工艺技术,就装置的选择对国产合成炉和国外合成炉进行了对比。

关键词:氯化氢合成国产合成炉国外合成炉

中图分类号:TQ05 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(c)-0082-01

我公司100万t/аPVC项目,其中一期工程拟建30万t/а烧碱装置,24万t/аHCl(折100%HCl)装置,高纯盐酸4.5万t/а(折31%HCl)。

我公司在氯化氢合成工序,工艺技术采用热量回收副产蒸汽的正压二合一石墨合成炉,合成的氯化氢气经冷却后可直接送至VCM装置,不需设置加压系统;副产蒸汽供冷冻工序溴化锂机组生产烧碱装置和乙炔装置所需的+7℃冷冻水。氯化氢吸收系统按全负荷吸收设计,采用6套吸收系统,其中2套负压吸收系统,用于点火和生产烧碱装置自用盐酸;4套正压吸收系统,用于事故吸收。VCM装置所需氯化氢和离子膜烧碱装置自用盐酸所需的氯化氢的总量约为815t/d,结合国内目前已有成熟的正压合成炉生产能力,暂按选用国产的单台生产能力为135t/d的副产蒸汽的正压二合一石墨合成炉6+1套。故采用国产合成炉在合成工艺技术及装置配置上是可行的。

下面主要从以下几个方面就国产合成炉和国外合成炉进行比较。

1 氯化氢合成炉的结构特点

国产合成炉由钢制外壳、热能利用器、气室、石墨炉盖、下酸盘、石英灯头、固定件以及合成筒等组成。采用全自动补水,高、低水位控制及报警,压力和液位远传等装置,合成炉直径1.6m。该HCl石墨蒸汽炉的所有石墨件均采用改性树脂浸渍,并通过时效不少于25d的特殊高温碳化处理,以达到耐高温、高压,浸渍后的石墨设备不管从强度上、导热系数上、还是密度及耐温性能等方面都比酚醛树脂浸渍的产品高,其技术特性:

炉内设计压力:≤0.12MPa

夹套设计压力:≤0.45MPa

炉内设计温度:≤450℃

夹套设计温度:≤170℃

氯化氢纯度:≥94%

HCl经冷却器出口温度:≤45℃

炉内介质:H2、Cl2、HCl

氯、氢合成后的HCl中游离氯的含量为零(氧化还原分析)

夹套使用介质:脱盐水、蒸汽

氯化氢日产量:按设备型号可产5～150t

输送方法:正压直送PVC

热能利用:可产0.3MPa的蒸汽。

国外合成炉卡朋罗兰公司工艺的核心就是其合成装置(联为一体的燃烧室加冷却器),炉子直径1m以内,由于使用了浸渍石墨,氢气和氯气燃烧产生的热量可以回收,通过流向闪蒸器的加压水回路,热量在合成炉冷却器单元中得到回收利用,主要有浸渍石墨材料制成,卡拉飞罗3型石墨是全球最好的耐氯化氢腐蚀的材料。产品冷HCl气体的技术特性(氢气过量5%):

界区压力:≥0.6barclbar=105Pa

温度:≤45℃

氯化氢纯度:≥94%

游离氯:≤50PPm cv/v

流量:3575Nm3/h

2 氯化氢合成炉的自动点火、自动配比及自动连锁保护系统的问题

国产合成炉氯化氢合成系统副产蒸汽是利用HCl合成反应热量来副产蒸汽的,是一个自动化程度要求较高的节能装置,自动点火系统包括点火程控柜、高压发生装置、点火枪燃烧器、燃气控制装置、助燃气控制装置及其他监测装置等,并配合系统安全连锁装置。当连锁条件满足时、立即执行停车保护程序或者转换到氯化氢吸收工序。氢气、氯气实现自动配比控制,可以根据生产控制中HCl的纯度分析来设定氢气、氯化氢适合的比值,在生产中若氢气、氯气的纯度在波动时,及时分析HCl纯度来调整比值实现两者的自动控制。

国外合成炉卡朋罗兰石墨合成炉采用上点火方式,同时采用全自动控制设计,氢气和氯气的流量是用安装在氯气线和氢气线上的孔板流量计进行测量的,自动化控制系统相对比较完善,自动点火运行时利用光电感应器对火焰的燃烧情况进行观察,并将信号传输到控制系统,合成装置