李冬晶
德州实华化工有限公司 山东省德州市 253000
摘要：合成炉燃烧器是正压式二合一炉的重要组成部分，通过长期生产实践，确定燃烧器灯头与灯头座密封材料由石棉绳、石棉绒改为三元乙丙橡胶密，为合成装置长周期安全稳定运行提供了保障。
关键词：合成炉；燃烧器；密封；“二合一”合成炉
一、合成炉燃烧器
1.1 结构组成
合成炉燃烧器主要由石墨氯气灯头座、石墨氢气灯头座、石英氯气灯头及石英氢气灯头组成。
1.2 工作原理
盐酸的制取包括氯化氢的合成、氯化氢气体的冷却和氯化氢气体的吸收3个过程。经电解氯氢处理工序处理后的氢气经阻火器后与从氯压机送过来的氯气以一定的摩尔比(1．00：1．05一1．00：1．10)同时进入合成炉灯头内，在燃烧喷嘴处混合，氢气点火后，氯气和氢气在反应生成的火焰中完全燃烧生成氯化氢气体。出合成炉的氯化氢气体温度很高，经过两级冷却器冷却后温度降至40℃左右，冷却后的氯化氢气体通人降膜吸收塔和来自尾部吸收塔的稀盐酸并流吸收成为合格的盐酸。降膜吸收塔中没有被完全吸收的氯化氢气体进入尾部吸收塔进一步吸收变成稀盐酸．稀盐酸作为降膜吸收塔的吸收液。少量的尾气经水流喷射泵抽至水封后排空。氯化氢的合成属于化学过程。氯化氢的冷却和吸收属于物理过程。
二、“二合一”合成炉制取盐酸工艺的特点
“二合一”炉制取盐酸的工艺流程如图1所示。氯气和氢气由合成炉的下部送入，采用向上燃烧方式，从合成炉顶出来的氯化氢气体进入石墨冷却槽进一步冷却后，进入吸收塔吸收成合格盐酸送人盐酸储槽。“二合一”炉是一种钢制石墨合成炉。合成炉的外壁采用钢板结构，内衬石墨，钢板和内壁之间是冷却水夹套。氯、氢2种气体在合成炉内反应时放出大量的反应热由炉体夹层冷却水吸收，氯化氢气体不与钢铁部分接触，无三氯化铁生成，生产的氯化氢质量提高；合成炉周围环境温度保持常温，操作人员的工作环境得到改善；装置的生产能力较过去大为提高；出合成炉的氯化氢气体采用钢制石墨冷却水槽冷却，和钢制冷却盘管相比冷却效果大大提高；“二合一”炉的热水废热可再次利用。
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图1
三、石墨合成炉燃烧器密封失效及影响
合成炉在正常生产过程中炉膛石墨壁内会产生冷凝盐酸且浓度较高，多数冷凝酸会从放酸管被放至液封罐中，少数冷凝酸会沿着灯头流向灯头与灯头座的密封位置。一旦密封泄漏，冷凝酸会进入氯气管线及氢气支管中腐蚀管线。合成装置投产以来，曾多次发生氯气管线腐蚀泄漏事件，其中最严重的一次因氯气管线腐蚀泄漏造成整套电解装置全线停车。
四、燃烧器密封材料
（1）石棉绳密封。合成装置建成投产时，燃烧器中灯头与灯头座的密封材料采用的是石棉绳浸玻璃水后缠绕填充在灯头与灯头座的缝隙中，经干燥固化 7 d 后燃烧器才可以组装使用。但是经过运行发现，炉内的冷凝酸极易从石棉绳的孔隙流入氯气管线中，造成管线腐蚀泄漏，氯气外溢。
（2）石棉绒密封。电解车间针对石棉绳缝隙大的缺陷经研究决定采用石棉绒替代石棉绳。石棉绒是电解车间电解槽吸附所用材料，絮状石棉绒与玻璃水混合后搅拌均匀后填充到灯头与灯头座的密封槽中。但石棉绒与玻璃水的混合物不容易固化，每次组装完成的灯头组件需送入干燥室进行干燥固化。电解车间合成炉切换周期是半年，单台炉运行半年后拆卸灯头检查，发现密封材料被盐酸腐蚀严重，成碎末状，无法起到密封作用。车间开始对石棉绒密封材料进行试验查找原因，即将组装完的灯头组件放至干燥室中干燥12小时后再检查密封材料的固化情况，经检验，干燥后的密封材料仅上部30cm 内固化，下部密封材料基本不固化。因此，用石棉绒进行密封，不能满足合成炉长期运行的条件。
（3）橡胶密封。车间开始研究耐盐酸的材料，并借鉴耐酸垫片运行的经验， 经过反复研究决定采用三元乙丙橡胶作为燃烧器的密封材料进行试验。 用三元乙丙橡胶条及橡胶棒填充灯头与灯头座的密封槽中，密封条间用胶粘接、防止盐酸从缝隙中流出，三元乙丙材料对盐酸有很好的耐腐蚀性能。车间开始着手采用三元乙丙橡胶条及橡胶棒填充灯头与灯头座的密封槽，组装新燃烧器组件。 新安装的燃烧器在合成炉中投入使用，在合成炉检修维护期间，新安装的燃烧器经拆卸检查发现，三元乙丙密封材料经过半年的运行检验，虽然经盐酸长期腐蚀但是密封效果仍然良好，陆续将所有合成炉的橡胶密封垫改为三元乙丙密封封垫，提高了耐热性能，避免了设备热胀冷缩造成的密封垫的形变。
五、三种密封材料的实用性对比
燃烧器密封运行时间与实用性比较，石棉绳浸玻璃水，运行周期 2～3 个月，安装方便，但是极易泄漏，无法满足生产。石棉绒浸玻璃水，运行周期 3～6 个月，安装方便，但是使用周期短，无法满足合成炉长期运行的条件。橡胶条及橡胶棒，长期运行，安装要求较高，清除困难，但是可满足合成炉长期运行的要求。
六、防治石墨合成炉燃烧器密封失效的措施
(1)定期安排设备停车，检查密封垫状态，提前发现问题，提前处理，若密封垫状态不好，立即更换。
(2)加强对生产现场巡检，重点是合成炉冷凝酸小罐视镜，观察冷凝酸量，若有轻微泄漏，及时处理。
(3)增加了HCl供气流量变化、循环水回水温度变化的报警，一旦指标变化速度超出设定值，就会发出报警，提示操作人员巡检、确认。
(4)制定了应急处理方案并进行培训，提高操作人员判断处理故障问题的能力。
结语:
综上所述，采取以上措施后，合成炉已连续运行1年以上，未再出现密封失效事故，这一影响生产安全的问题得到了比较妥善的解决。石墨合成炉燃烧器密封失效的解决为合成装置长周期、安全稳定运行提供了保障，既保障了安全生产和产量的提升，又为公司带来的巨大的效益。
参考文献：
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