CN111620305B - 一种大幅提高合成氯化氢副产蒸汽的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大幅提高合成氯化氢副产蒸汽的装置及方法，主要是通过将强制循环罐中的水输送到合成炉中利用反应热预热给水，利用补充水压和炉内上下位置存在的温差和密度差将不同温度的水分离，实现热能的分级利用，本发明通过锅炉给水既进行了冷却，又充分吸收了热量，起到给水除氧的作用后，进入高温段副产蒸汽，提高了副产蒸汽的生产效率，同时也提高了合成炉热利用率和延长了设备使用寿命。

Description

一种大幅提高合成氯化氢副产蒸汽的装置及方法

技术领域

本发明涉及氯气与氢气合成氯化氢以及副产中压蒸汽的工艺，特别涉及一种大幅提高合成氯化氢副产蒸汽的装置及方法。

背景技术

在我国氯碱和聚氯乙烯生产过程中，需要大量的氢气和氯气燃烧合成氯化氢，从而生产盐酸或为聚氯乙烯生产提供主要的中间体氯化氢气体，氯气和氢气在燃烧合成氯化氢的过程中将产生大量的热量：H2+CL2→2HCL+44.04kcal，每吨100％氯化氢反应热为6.03×105Kcal。

对于氯化氢合成的热能利用，国内现在主要有两种方式，一种采用钢制水冷壁管形式，合成炉高温段吸收热能副产中压蒸汽，合成炉视镜段采用循环水冷却；另一种采用石墨炉体配套石墨块冷在氯化氢合成炉高温段副产蒸汽，合成炉视镜段及高温过度段采用循环水冷却。以上两种国内常用副产蒸汽的工艺中，合成炉视镜段或高温过度段中氢、氯气合成所产生的热量却由凉水泵输送来的循环冷却水带走，循环水再由热水泵输送回凉水塔，通过凉水塔风机与空气热交换，使该部分热量交换到空气中，造成了热能损失，也消耗了大量的电能。同时，循环水含有一定量的钙、镁离子和氧气，容易造成该部分设备结垢和腐蚀，缩短了合成炉使用寿命。

发明内容

本发明提供了一种大幅提高合成氯化氢副产蒸汽的装置及方法，采用分段冷却、分梯度回收热能的方式提高了氢气、氯气合成过程中反应热的利用率，增加副产蒸汽量，降低生产成本。

本发明提供了一种大幅提高合成氯化氢副产蒸汽的装置，包括合成炉、调节阀(LV011a)、强制循环罐(01V0811A)、液位控制器(LISA011a1)、强制循环泵(01P0811A)、压力控制器(PICA015a)、自动排空阀(PV015a)和安全阀(SV013a)。强制循环罐与调节阀管道连接，调节阀的另一端连接锅炉水管道，强制循环罐还装有液位控制器并与调节阀控制连接，用来控制调节阀的工作状态，强制循环罐下部连接强制循环泵将备用水压入合成炉管道中，顶部连接有自动排空阀和安全阀，自动排空阀通过其连接的压力控制器控制开启或关闭。

优选的，液位控制器按照操作流程规定设定强制循环罐液位高、低及高高、低低控制液位参数或联锁，通过检测强制循环罐的液位高度来控制调节阀的开启和关闭。

优选的，强制循环罐通过液位控制器控制的调节阀控制合成过程中的补充水通入。

优选的，采用大流量低扬程的强制循环泵将水压入合成炉下部视镜段和高温过度段的夹套。

优选的，压力控制器通过检测强制循环罐的压力值来控制自动排空阀开启或关闭稳定强制循环罐内压力。

优选的，安全阀在强制循环罐的顶部通过整定压力和回座压力进行自动开启和关闭保证强制循环罐不会超压运行。

本发明同时还提供了一种大幅提高合成氯化氢副产蒸汽的方法，该方法包括强制循环罐给水注入、强制循环泵加压通水、给水预热回流、预热水再吸热分级、强制循环罐排压以及新水注入稳定循环六个步骤，通过强制循环泵将储存在强制循环罐中的备用水压入合成炉中下部视镜段和高温过度段的夹套，通过吸收合成炉中氯气和氢气混合燃烧产生的大量热量来冷却反应炉，同时吸收这部分热量预热最终进入合成炉高温段副产蒸汽所用的水，当水温升高会通过循环官网持续上升进入高温段产生蒸汽，而在高温过度段的水会回流至强制循环罐，这样通过利用炉内上下位置存在的温差和密度差以及强制循环泵的推动使炉内水形成自循环，炉体夹套上下交界处采用耐受高温的特种氟橡胶O型圈密封，避免泄露和窜水，在强制循环泵压力和水温增高的情况下合成炉不同段之间通过法兰带盖压的方式将不同温度的水给分离开来，达到热能的分级利用。

本发明提供的装置以及方法在整个循环水装置和合成炉之间形成了一个水自循环系统，解决了提高了合成过程中反应热的利用率，增加了副产蒸汽的产量，同时降低了外部蒸汽和动力电的消耗，增加了设备的使用寿命减少了相关设备的维护保养费用。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

具体实施方式

在下面的描述中对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施1,如图1所示，一种大幅提高合成氯化氢副产蒸汽的装置，包括调节阀(LV011a)、合成炉、强制循环罐(01V0811A)、液位控制器(LISA011a1)、强制循环泵(01P0811A)、压力控制器(PICA015a)、自动排空阀(PV015a)和安全阀(SV013a)。调节阀与强制循环罐管道连接，通过强制循环罐上安装的液为控制器来控制工作状态，液为控制器来检测液位高度并通过设定好的高低液位值控制调节阀，强制循环罐底部连接大流量低扬程的强制循环泵，确保足量的水进入合成炉下部视镜段和高温过度段，避免合成炉缺水损坏设备，强制循环罐顶部连接有安全阀和自动排空阀，安全阀能够在压力达到整定压力时自动打开泄压确保强制循环罐不会超压运行，自动排空阀通过强制循环罐上的压力控制器控制，压力控制器能够检测罐内压力值并在压力达到后发出报警信号控制自动排空阀排出罐内多余的汽化蒸汽或其他杂质气体。

本发明实施例2，一种大幅提高合成氯化氢副产蒸汽的方法，本方法包括以下步骤:

步骤一:强制循环罐给水注入，设定好液位控制器的液位参数，开启调节阀向强制循环罐中注入锅炉用水或蒸汽凝结水，达到指定液位后液位控制器控制调节阀关闭，注入的锅炉用水或蒸汽凝结水压力要大于等于0.3MpaG确保进水流速及流量，并能够利用余压节省能耗。

步骤二:强制循环泵加压通水，首先使合成炉开始工作，反应开始后开启强制循环泵将强制循环罐中的水压入合成炉的下部视镜段和高温过度段中吸收氯气与氢气反应的热量，同时预热这部分水，在视镜段的水温能达到60°左右，达到初步吸收反应热进行合成炉冷却降温的作用。

步骤三:给水预热回流，使水在水温升高的时候能够沿着循环管网的上升管上升回流至强制循环罐中，在强制循环泵的补充水压和炉内上下位置存在的温差和密度差，使水形成自循环充分吸收热量进行预热。

步骤四:预热水吸热分级，视镜段的水吸收热量并在在水压的作用下进入高温过度段，过度段的水温控制在120℃左右，避免在高温过度段形成闪蒸导致外部水无法进入而造成设备干烧，循环水会继续吸收热量会持续升温，随着水温升高至高温段，该段出炉水温度控制在170-175℃并开始产生副产蒸汽，这个温度下使蒸汽压力能够达到0.8MPa而不会使设备超压运行，此时合成炉中各段的水通过法兰带压盖的形式按照不同温度分离。

步骤五:稳定流速充分利用余热，给水在炉体夹套各段完成分级后调整强制循环泵的功率，使给水流速稳定。

步骤六:新水注入稳定循环，蒸汽产生水量减少，强制循环罐中水位降低至液位控制器预设数值给调节阀发送控制信号开启调节阀注入新的锅炉水液位器最低设定值为强制循环罐容量的三分之一，注入的新的锅炉用水继续吸收合成炉反应释放出的大量热，至此形成稳定的循环。

在这个过程中，高温段中的水持续高温产生副产蒸汽，回流时会向强制循环罐带入多余的汽化蒸汽或其它杂质气体，通过压力控制器实时监测罐内压力，超压时控制排空阀开启释放多余的汽化蒸汽或其它杂质气体，压力如果升至整定压力安全阀自动开启泄压，直至压力降至回座压力，安全阀关闭。

该方法采用了液位控制器和压力控制器自动化控制水量和压力值，液位自动控制和大流量低扬程的泵确保了足量的水进入合成炉下部视镜段和高温过度段，避免合成炉缺水损坏设备，低温段的补充水进水方向与自循环方向一致，充分利用补充水余压，从而推动炉内循环水流速加快，利用炉内上下位置存在的温差和密度差，使炉内的水形成自循环，保证了对反应热量的充分利用，同时保证了蒸汽的产生速率，利用分段冷却、分梯度回收热能的方式提高氢气、氯气合成过程中反应热的利用率，增加副产蒸汽量，降低生产成本，采用锅炉用水或蒸汽凝结水冷却解决了合成炉视镜段、过度段因循环水水质差易结垢的弊病，从而降低了每年化学清洗所需的费用，同时也起到给水除氧的作用，减缓了对副产蒸汽夹套的腐蚀，延长了合成炉的使用寿命。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.一种大幅提高合成氯化氢副产蒸汽的装置，其特征在于，包括调节阀、合成炉、强制循环罐、液位控制器、强制循环泵、压力控制器、自动排空阀和安全阀，所述合成炉套有炉体夹套将冷却水分级分段，所述调节阀一端连接锅炉水管道另一端连接强制循环罐，所述强制循环罐与调节阀管道连接一侧上端装有液位控制器，所述液位控制器与调节阀控制连接，所述强制循环罐下部与所述强制循环泵管道连接，所述自动排空阀和所述安全阀连接在所述强制循环罐顶部，所述压力控制器一端与所述自动排空阀控制连接另一端与所述强制循环罐连接；所述合成炉的炉体夹套上下交界处设有耐受高温的特种氟橡胶O型圈进行密封，采用法兰带压盖分离不同温度的水，装置工作过程如下：

步骤一:开启调节阀将锅炉用水注入强制循环罐中达到液位控制器设定的液位作为备用水，再由液位控制器发送控制电信号关闭调节阀；

步骤二:开启强制循环泵将强制循环罐中的水压入合成炉下部视镜段和高温过渡段中吸收氯气与氢气反应的热量，对水进行预热，将视镜段处的预热水温控制在60℃；

步骤三:视镜段的预热水充分吸收热量升温，在补充水的压力和水温升高的作用下沿着循环管网的上升管上升回流至强制循环罐中，持续升温的水进入炉体夹套的高温过渡段；

步骤四:高温过渡段的水持续升温，使其上升至高温段，高温段处的出炉水开始生产副产蒸汽；

步骤五:调整并稳定强制循环泵的输出功率，使炉体夹套内水的流速稳定，通过水温和水压使夹套内各段的水按照不同的温度分离；

步骤六:高温段的水生产副产蒸汽，过渡段和视镜段的水在循环中时通过回收管道通入强制循环罐，高温段的水生成蒸汽后，强制循环罐液位下降至液位控制器预设值以下再次开启调节阀通入给水，完成循环。

2.如权利要求1所述的大幅提高合成氯化氢副产蒸汽的装置，其特征在于，所述强制循环泵将所述强制循环罐中的水通入合成炉下部视镜段和高温过渡段的夹套吸收合成炉的热量冷却炉体，所述强制循环泵能够调节输出功率。

3.如权利要求1所述的大幅提高合成氯化氢副产蒸汽的装置，其特征在于，所述安全阀用于保证强制循环罐不会超压运行，当罐内压力持续攀升达到安全阀整定压力时安全阀将自动泄压，当罐内压力降到安全阀回座压力时安全阀关闭。

4.根据权利要求1所述的大幅提高合成氯化氢副产蒸汽的装置，其特征在于，所述步骤一中锅炉用水为经自来水处理工序的压力大于等于0.3MPaG的水。

5.根据权利要求1所述的大幅提高合成氯化氢副产蒸汽的装置，其特征在于，所述步骤三中高温过渡段的水控制在120℃左右，避免热能损耗和缺水干烧。

6.根据权利要求1所述的大幅提高合成氯化氢副产蒸汽的装置，其特征在于，所述步骤四中高温段的出水温度控制在170-175℃，保证蒸汽压力达到标准并避免设备超压运行。