В производстве хлорщелочей и основных химических веществ центральную роль в синтезе газообразного хлористого водорода из хлора и водорода, полученных электролизом , играет печь для синтеза соляной кислоты (печь HCl) ; ее продукция непосредственно используется в производстве ПВХ, соляной кислоты и последующих хлоридных продуктов. В международном масштабе существуют две основные конструкции: графитовые печи для синтеза и стальные печи для синтеза с водяной рубашкой. Первые представлены установками с нижним или верхним расположением горелки от таких производителей, как Mersen, SGL Carbon и Wilk-Graphite, а вторые в основном используются на малых и средних предприятиях. Графитовые печи обычно работают при температурах выше 1500 °C, а при особых условиях эксплуатации температура может достигать 2500 °C. Горелка (горелка HCl) устанавливается снизу, пламя направлено вверх, а в верхней части печи установлен предохранительный разрывной диск; в случае избыточного давления газ безопасно выпускается вверх.
Условия эксплуатации оборудования такого типа чрезвычайно суровы. Соляная кислота (HCl) вызывает сильную коррозию металлов в присутствии воды. Хотя графитовые компоненты устойчивы к коррозии, они очень восприимчивы к механическим повреждениям; для того чтобы выдержать коррозию HCl во всем диапазоне концентраций и температур, пропитанный графит должен пройти полный процесс пропитки. Поэтому регулярное техническое обслуживание печи для сжигания HCl имеет важное значение для обеспечения ее долговременной работы. Цикл технического обслуживания обычно составляет от 36 до 48 месяцев, но горелки часто требуют более частых проверок — если соотношение водорода и хлора отклоняется, внутри горелки может образоваться взрывоопасная смесь. На химическом заводе во Франции конденсация в водородном трубопроводе привела к снижению скорости потока водорода, что вызвало чрезмерное накопление хлора внутри печи и в конечном итоге привело к взрыву при перезапуске. Основываясь на этих реальных примерах, мы обновили наш план технического обслуживания/ремонта горелок для печей, работающих на HCl. В следующих разделах будут подробно описаны три этапа: этапы технического обслуживания печи для производства соляной кислоты, этапы демонтажа/разборки печи для производства соляной кислоты и этапы разборки печи для производства соляной кислоты.
Подготовка к техническому обслуживанию печи для производства соляной кислоты осуществляется по трем направлениям. Техническая подготовка включает в себя изучение записей о предыдущем техническом обслуживании и анализ симптомов текущих неисправностей для определения перечня заменяемых компонентов, таких как головка камеры сгорания, графитовые секции и взрывозащитные мембраны. Подготовка материалов включает в себя проверку технических характеристик графитовых коротких трубок, прокладок из вспененного ПТФЭ и разрывных мембран; прокладки для графитового корпуса печи обычно имеют толщину 5 мм и ширину 15 мм. Подготовка к обеспечению безопасности и изоляции процесса имеет первостепенное значение: после опорожнения печи от ее содержимого в нее подается азот до тех пор, пока уровни кислорода и горючих газов не будут соответствовать стандартам; на трубопроводы для хлора и водорода устанавливаются глухие фланцы; и работы могут начинаться только после перекрытия всех подающих линий.
При переходе к этапу разборки и осмотра сначала снимите смотровое стекло, чтобы проверить его на наличие повреждений, затем снимите головку горелки, чтобы проверить, не засорилась ли или не сгорела ли концентрическая трубка; если коррозия на конце внутренней трубки превышает 20 мм в длину, деталь необходимо заменить. Далее снимите разрывную мембрану; новую разрывную мембрану необходимо устанавливать при каждом цикле технического обслуживания, и любую мембрану с деформацией или коррозией нельзя устанавливать обратно. Газопровод HCl необходимо осмотреть на наличие засоров и коррозии, а клапаны, расходомеры и термометры необходимо проверить на исправность. Ключевым моментом при осмотре корпуса печи является измерение толщины стенок; участки ниже проектной толщины должны быть отремонтированы или заменены, а отклонение от горизонтальности основания печи должно контролироваться в пределах 3 мм.
Ремонт и замена — наиболее важный этап. При повторной установке головки горелки отклонение по вертикали не должно превышать 1 мм. Если в графитовой секции появляются незначительные трещины, их можно повторно склеить; однако в случае обширного растрескивания необходимо заменить всю секцию. Если повреждены поверхности фланцев, их необходимо обточить для восстановления; графитовые блоки с сильным налетом на наружных поверхностях должны быть промыты кислотой. Локализованную коррозию на корпусе из углеродистой стали можно зашлифовать и повторно сварить, но необходимо подтвердить целостность футеровки; в противном случае проникновение HCl в слой рубашки может вызвать коррозионное растрескивание под напряжением. Этап сборки и ввода в эксплуатацию последовательно включает в себя повторную установку, выравнивание, испытания под давлением и на герметичность, а также приемку зажигания. Специальный ремонт графитовых печей включает в себя специализированную обработку графитовых печей, в том числе повторное склеивание, замену графитовых секций, токарную обработку поверхностей фланцев и промывку кислотой для удаления накипи.
| Шаг | Основные операции | Основные сведения |
|---|---|---|
| Подготовка | Техническая, материальная, защитная и технологическая изоляция | Продувка азотом подтверждена; трубопровод с HCl протерт. |
| Разборка и осмотр | Демонтаж смотровых стекол, горелок, взрывозащитных мембран и трубок для подачи соляной кислоты. | Замените внутренние концы труб, где коррозия превышает 20 мм. |
| Ремонт и замена | Ремонт корпуса печи, ремонт графитовых секций, замена прокладок и болтов. | Вертикальное положение головки горелки ≤ 1 мм |
| Повторная сборка и ввод в эксплуатацию | Повторная установка, выравнивание, проверка давления и герметичности, пробный запуск. | Разрывные мембраны необходимо заменять после каждого технического обслуживания. |
| Специальный ремонт графитовой печи | Склеивание, замена графитовых секций, токарная обработка торцов фланцев. | Кислотная промывка накипи с наружных поверхностей |
Первым шагом при демонтаже печи HCl является ее остановка и изоляция. После постепенного уменьшения потока газа в печь сначала перекройте подачу хлора, затем водорода и продуйте систему азотом до тех пор, пока она не будет соответствовать критериям приемки. Снизьте давление и охладите систему до уровня ниже нормального рабочего. После отсоединения трубопроводов хлора и водорода установите глухие фланцы с помощью фланцевых хомутов. Отсоедините ПВХ-трубу, идущую от верхнего выхода HCl печи к абсорберу первой ступени, и установите глухой фланец, чтобы избежать помех при последующих операциях подъема. После отсоединения фланца, соединяющего графитовый охладитель с синтезной печью, поднимите весь охладитель и переместите его в безопасное место.
Демонтаж трубопроводов и вспомогательного оборудования следует проводить сверху вниз, снаружи внутрь: сначала демонтируются электрические и контрольно-измерительные линии, затем клапаны и технологические трубопроводы, и, наконец, само оборудование. При резке и демонтаже лестниц и платформ на верхней части печи необходимо соблюдать правила проведения огневых работ в зонах повышенной взрывоопасности. Подъем и перемещение оборудования являются наиболее рискованным этапом демонтажа печи для производства соляной кислоты. Когда на одном из заводов демонтировали 16-метровую синтетическую печь весом 37 тонн, перед демонтажем было проведено всестороннее обследование рабочей среды, и был разработан план по выявлению потенциальных рисков по каждому пункту. Технический персонал обеспечивал полное руководство на протяжении всего процесса, а специально выделенные специалисты по технике безопасности осуществляли надзор на месте за всеми работами на высоте, огневыми работами и подъемными операциями. После снятия всех болтов и фланцев на вспомогательных трубопроводах корпус печи был безопасно поднят с помощью крана. На протяжении всего процесса были внедрены меры безопасности; обязательными были разрешения на работу, зоны ограниченного доступа, разрешения на огневые работы и системы обнаружения газа.
Разборка печи HCl начинается с пошаговой разборки. Сначала снимают короткие графитовые трубки, соединяющие стальной корпус печи с графитовым корпусом печи — при снятии уплотнительной канавки следует соблюдать осторожность. Только после снятия коротких трубок можно разобрать соединительные фланцы на верхней части стального корпуса печи. После того, как стальной корпус печи поднят и установлен на землю, графитовый корпус разбирается по секциям сверху вниз. При снятии каждой графитовой секции необходимо тщательно контролировать усилие подъема. Хотя пропитанный графит устойчив к коррозии, он обладает низкой устойчивостью к механическим ударам, и столкновения могут легко вызвать трещины.
Нумерация и документирование — это этапы процесса разборки, которые часто упускаются из виду, но имеют существенное практическое значение. Сразу после снятия каждой графитовой секции пронумеруйте ее и нарисуйте эскиз, отметив ориентацию торца фланца и расположение уплотнительной поверхности. Без надлежащей нумерации и документирования, если секции будут собраны в неправильном порядке или ориентации, торцы фланцев не совпадут, и уплотнение выйдет из строя. Осмотр и ремонт проводятся по секциям во время разборки, уделяя особое внимание проверке внутренних и внешних поверхностей графитовых блоков на наличие пор шлака, протечек и трещин, а также торцов фланцев на наличие коррозионных ямок. Графитовые блоки с сильным накоплением окалины требуют кислотной обработки; небольшие трещины можно заделать клеем, а блоки со сквозными трещинами или обширными повреждениями необходимо заменить.
В процессе технического обслуживания графитового охладителя необходимо также проверять отверстия труб на наличие засоров — температура на выходе из печи синтеза обычно составляет от 450 до 500 °C. Если температура на входе в охладитель падает ниже точки росы хлористого водорода (108,65 °C), HCl конденсируется в кислый раствор, вызывающий коррозию трубопроводов; наоборот, чрезмерно высокие температуры сокращают срок службы графитового охладителя. Поддержание этого температурного диапазона является ключевым аспектом технического обслуживания печи HCl, который часто упускается из виду, но существенно влияет на срок службы оборудования. После завершения осмотра в разобранном виде все компоненты возвращаются на свои места хранения в соответствии с серийными номерами, ожидая повторной установки или утилизации.
В процессе технического обслуживания и демонтажа печи для обработки соляной кислоты могут быть обнаружены некоторые вышедшие из строя компоненты из драгоценных металлов; вы можете обратиться в компанию по переработке драгоценных металлов для их утилизации.
Язык
