氯化氫合成爐的安全運行措施

張曉峰

(陜西金泰氯堿化工有限公司，陜西 榆林 719000)

氯化氫在工業(yè)上的用途十分廣泛,先進的氯化氫合成技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用,但行業(yè)內(nèi)合成爐爆炸事故時有發(fā)生。發(fā)生爆炸事故，一方面造成設(shè)備損壞，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失；另一方面威脅操作人員的生命安全，給員工造成極大的精神壓力。因此，保障合成爐運行安全需從設(shè)計、操作、維修等方面采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

1 氯化氫合成爐運行中存在的安全風(fēng)險

1.1 超溫

正常運行時，若合成爐循環(huán)冷卻水停水或循環(huán)水不暢,合成爐內(nèi)熱量不能及時帶出,溫度不斷升高,嚴(yán)重時將石墨爐體燒穿或解體,爐膛內(nèi)進水,造成合成爐熄火,氫氣與氯氣形成爆炸性混合物,遇爐內(nèi)局部高溫發(fā)生爆炸。

1.2 超壓

當(dāng)合成爐氯化氫壓力超標(biāo)時，會造成合成爐防爆膜爆裂，發(fā)生安全環(huán)保事件；當(dāng)爐內(nèi)嚴(yán)重缺水時，突然加水的情況下，也會發(fā)生超壓爆炸事故。

1.3 過氫

氯化氫合成過程中采用過氫操作，如果氯系統(tǒng)突然壓力降低，氯氣與氫氣在石英燈頭不能充分混合燃燒，進爐氯氣、氫氣壓力和流量的波動造成氯、氫配比不當(dāng)，使合成后的氯化氫氣體中夾帶大量過剩氫氣。會影響氯乙烯合成轉(zhuǎn)化率，造成轉(zhuǎn)化尾排量增大，鹽酸吸收尾氣排空管氫氣摩擦產(chǎn)生靜電，雷雨天氣易發(fā)生尾氣排空著火事故。

1.4 過氯

氫氣與氯氣在石英燈頭不能充分混合燃燒,出現(xiàn)進爐氯、氫氣壓力和流量的波動造成氯氫配比不當(dāng)，使合成后的氯化氫氣體中夾帶大量氯氣,與氫氣形成爆炸性混合物質(zhì)。 此外， 如果氯化氫含游離氯進入氯乙烯工序混合器，會與乙炔反應(yīng)生成氯乙炔；此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，劇烈的反應(yīng)引起混合器溫度迅速上升而發(fā)生爆炸。氯氣微溶于水，如果生產(chǎn)中出現(xiàn)大量過氯，鹽酸吸收尾氣排空，會有氯氣外逸污染環(huán)境，造成環(huán)保事件。

1.5 緊急停車

氫氣系統(tǒng)瞬間停車,處理不當(dāng)造成瞬間氫氣減量,若氯氣減量操作跟不上,形成氯氣量過大,嚴(yán)重時造成爐內(nèi)火焰熄滅, 爐內(nèi)很快形成爆炸性混合物,遇爐內(nèi)高溫引起爆炸。

1.6 人為誤操作

點爐不當(dāng)引起爆炸的根本原因是爐內(nèi)氫氣含量過高,達(dá)到爆炸濃度范圍,形成爆炸性混合物,加之點爐前不進行系統(tǒng)可燃?xì)怏w分析,尤其是瞬間停車不進行系統(tǒng)置換就立即點爐,或二次連續(xù)點火,爆炸是不可避免的。另外，人為誤開關(guān)閥門，輕則引起停爐，重則會引起過氯或過氫，造成爆炸。

2 預(yù)防措施

針對上述存在的風(fēng)險，通過對合成爐的溫度、壓力、配比、火焰監(jiān)測等采取措施，來降低合成爐運行中的風(fēng)險，確保合成爐運行過程的安全。

2.1 設(shè)計時增加合成爐與電解總停車聯(lián)鎖

當(dāng)電解工序觸發(fā)總停車聯(lián)鎖信號時，合成爐聯(lián)鎖停車。

2.2 合成爐出口氯化氫壓力聯(lián)鎖

為防止合成爐壓力過高造成防爆膜破裂，在單臺合成爐出口設(shè)置氯化氫壓力高高報聯(lián)鎖停爐保護。運行過程中，當(dāng)合成爐壓力達(dá)到聯(lián)鎖值時，單臺合成爐立即停爐，確保合成爐安全平穩(wěn)停爐，停爐后立即對合成爐進行置換、檢查。

2.3 合成爐爐前氫氣壓力、氯氣壓力聯(lián)鎖

為防止進合成爐氫氣流量突然大幅降低或瞬間斷氣，造成合成爐過氯引起合成工序混合器爆炸，在單臺合成爐設(shè)置進爐氫氣壓力低低聯(lián)鎖停爐保護，一旦進爐氫氣壓力降低至聯(lián)鎖值，合成爐聯(lián)鎖停爐。為防止進合成爐氯氣流量突然大幅升高或氯氣調(diào)節(jié)閥瞬間全開，造成合成爐過氯引起PVC轉(zhuǎn)化工序爆炸，在單臺合成爐設(shè)置進爐氯氣壓力高高聯(lián)鎖停爐保護，一旦進爐氯氣壓力升高至聯(lián)鎖值時，合成爐聯(lián)鎖停爐。

2.4 合成爐爐前自動閥開關(guān)聯(lián)鎖措施

為防止合成爐在運行過程中，氯氣或氫氣自動閥突然關(guān)閉引起嚴(yán)重過氯或嚴(yán)重過氫事故，設(shè)置單臺合成爐爐前氫氣切斷閥、氯氣切斷閥關(guān)閉與合成爐聯(lián)鎖停車，運行過程中當(dāng)氯氣或氫氣切斷閥任何一個突然關(guān)閉，對應(yīng)的合成爐將聯(lián)鎖停爐。

2.5 設(shè)置氫氯配比聯(lián)鎖

氫氯配比是合成爐重要參數(shù)，理論上氫氣與氯氣配比在(1.05～1.10)∶1。采取了如下控制措施：當(dāng)合成爐氫氣、氯氣比值≤1.08時報警；氫氣和氯氣比值≤1.05，且氫氣緩沖罐壓力上升速率≥0.1 kPa/s或氯氣緩沖罐壓力下降速率≥0.1 kPa/s，持續(xù)5 s后，則相應(yīng)合成爐聯(lián)鎖停爐。

2.6 火焰配比、純度監(jiān)測系統(tǒng)

當(dāng)前國內(nèi)氯化氫火焰監(jiān)測主要基于視頻監(jiān)控及人工目視的方式?；鹧鏅z測系統(tǒng)是目前國內(nèi)基于圖形識別技術(shù)的集監(jiān)測、識別及報警于一體的火焰檢測系統(tǒng)，由計算機代替肉眼觀察火焰顏色、亮度、形狀、頻率等要素，可直接得出氯氫配比值。

高清攝像機通過實時監(jiān)測氯化氫火焰圖像并上傳到PC端，由圖像處理軟件進行圖像識別、對比分析、建立數(shù)學(xué)模型、運算處理等，最后計算出氯氫配比值，同時對過氫過氯等異常現(xiàn)象進行報警輸出，并將這些輸出數(shù)據(jù)傳給DCS，由DCS進行自動調(diào)節(jié)或緊急停車。

(1)火焰斷火、偏燒保護。由儀表檢測系統(tǒng)代替人工檢測、判斷，實現(xiàn)實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)合成爐斷火，并進行報警，為合成爐設(shè)備安全生產(chǎn)提供保障。

(2)火焰顏色發(fā)紅、發(fā)暗報警。由儀表檢測系統(tǒng)代替人工檢測、判斷，實現(xiàn)實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)合成爐火焰發(fā)紅、發(fā)暗的異常情況，并進行報警，為合成爐設(shè)備安全生產(chǎn)提供保障。

(3)過氯保護。由儀表檢測系統(tǒng)代替人工檢測、判斷，實現(xiàn)實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)過氯，將供氣改為氯化氫吸收，保障后序氯乙烯合成工序安全穩(wěn)定運行。

(4)氯化氫純度檢測。由儀表檢測系統(tǒng)代替人工檢測、判斷，實現(xiàn)實時檢測，在穩(wěn)定生產(chǎn)的情況下實現(xiàn)氯氫體積比調(diào)節(jié)，提高氯化氫純度，節(jié)約氫氣。

3 檢維修管理措施

3.1 選用質(zhì)量可靠的閥門

避免氯化氫合成爐氫氣調(diào)節(jié)閥、氫氣切斷閥、爐前氫氣手動閥、氯氣調(diào)節(jié)閥、氯氣切斷閥、爐前氯氣手動閥因誤動作、內(nèi)漏等故障原因，而出現(xiàn)緊急滅爐或其他安全事件。合成爐應(yīng)選用高質(zhì)量、運行可靠的閥門，防止因閥門問題而導(dǎo)致安全生產(chǎn)事件。

3.2 安全閥、防爆膜、液位計定期校驗更換

定期檢查、校驗氯化氫合成爐安全閥、液位計，出現(xiàn)問題及時停爐更換。定期檢查合成爐防爆膜驗收耐壓試驗報告和材質(zhì)報告，定期更換防爆膜。

3.3 取樣分析措施

對每臺合成爐出口氯化氫進行定期取樣分析，嚴(yán)格控制氯化氫純度93%～96%,游離氯≤0.04%，根據(jù)純度分析結(jié)果，及時對合成爐進行調(diào)整。

3.4 合成爐斷水預(yù)案

在純水總管至軟水循環(huán)泵出口分配臺加裝一條管線，確保在兩臺軟水循環(huán)泵不能供水時，由總管直接供水，避免合成爐緊急停車。

4 結(jié)語

氯化氫合成爐運行聯(lián)鎖自投入以來，有效降低合成爐過氯事件，加強現(xiàn)場人員的培訓(xùn)，避免人為誤操作；火焰檢測系統(tǒng)進一步確保了火焰檢測的時效性，提高了合成爐的本質(zhì)安全運行。