[发明专利]一种在盐酸生产中减少腐蚀的方法及设备

说明书

本发明属于非金属元素及其化合物制造领域，是一种在盐酸生产中减少腐蚀的方法和设备。

盐酸的生产，主要是氯化氢的合成，是在氯化氢合成炉内进行，氯气和氢气各自通过管道进入，在炉头(灯头)中混合，在炉头出口处进行燃烧反应，生成氯化氢。这是一种放热反应，产生高温，需在合成炉内进行初步冷却。经过合成炉上炉体水夹套的换热，合成炉及下炉体及风冷管与空气换热之后，以适当的温度进入石墨换热器，进行再次冷却，最后进入石墨吸收器，被水吸收，生成盐酸，进入储罐。附图1为现有的盐酸生产流程简图，[1]是上炉体冷却水套，[2]是氢气管，[3]是氯气管，[4]是炉头，[5]是下炉体，[6]是上炉体，[7]是风冷管，[8]是石墨换热器，[10]是石墨二次吸收器，[11]是喷射泵，[12]是盐酸储罐。合成炉一般采用碳钢制造。使用这样的材料，制造加工方便，传热效率高，成本低，但不耐腐蚀。为了避免腐蚀，有的采用石墨做为炉体材料，但制造加工困难，成本高，而且换热效率不高，产量不能有效提高，所以生产厂家采用的不多。碳钢合成炉广泛应用于国内合成盐酸制造厂家。合成炉炉体可视为上下两部分组成，为了使合成的氯化氢冷却，上炉体外部有冷却水套。实际上很多碳钢合成炉体是一体制成的，这里将其分为上，下炉体是为了说明问题的方便。由于下炉体和风冷管直接暴露于空气中，高温氧化腐蚀很严重。特别是下炉体，空气高温氧化腐蚀很快，如使用10mm厚的锅炉钢板制造，使用三个月就会产生局部腐蚀穿透现象。空冷管温度较低，高温氧化腐蚀比下炉体轻些，但也不容忽视。除了下炉体和空冷管外部高温氧化腐蚀外，炉内壁盐酸腐蚀也是一个很重要的问题。盐酸对炉体的腐蚀是由于盐酸与铁反应生成氯化铁，合成炉内盐酸的存在是由于氢气中含有水分，另外，氯气中常含有氧气和水分等，特别是大部分生产盐酸的工厂，用的氯气都是尾氯，是不纯净的，要除掉原料中的杂质是件很麻烦的事，要增加设备，提高了生产成本。所以在一般情况下，生产盐酸的原料气都不可能很纯。在氢气同氯气反应生产氯化氢的同时。氧气同氢气反应生成水，氯化氢气体立即溶于水，成为盐酸，盐酸对铁炉体有严重的腐蚀作用。这种腐蚀只有在低温下才会产生。合成炉内受盐酸低温腐蚀最严重的是炉头，其次是炉内壁和风冷管内壁。腐蚀生成的铁的氯化物附着在设备内壁，影响传热，堵塞管道和设备，部分溶于盐酸，使盐酸中的铁离子含量超过标准允许值，盐酸颜色变黄，质量降低。不管是高温氧化腐蚀还是盐酸腐蚀，都会使设备提前损坏，修理或更换，不仅造成器材的浪费，造成的停工损失更大。停炉和重新开炉又使盐酸腐蚀加剧。常用的合成炉上炉体外部有冷却水套，用水冷却，换热效率高，而下炉体和风冷管靠空气冷却，换热效率低。以年产盐酸1.5万吨的合成炉设计为例，上炉体与水换热，换热面积为13平方米；下炉体和风冷管与空气换热面积为5＋18＝23平方米。也就是说，换热过程中大量的热由换热效率不高的下炉体与空冷管外表散发。由于盐酸产量与合成炉、风冷管的冷却效果密切相关，盐酸产量经常处于波动之中，生产不稳定，以上种种情况，多年来无改进。为了解决合成炉内部件盐酸低温腐蚀的问题，中国实用新型专利申请92200426.9(公告号CN2109247U)提出了一种用于氯化氢合成炉的防腐蚀炉头，这种炉头由高度耐腐蚀的耐火材料制成，其使用寿命大大延长。但这种改进仅涉及炉头，合成炉炉体和空冷管的腐蚀问题仍没解决。

如上所述，传统的碳钢氯化氢合成炉的腐蚀主要是在开炉和停炉短时间炉内壁盐酸低温腐蚀和生产过程中炉壁外部的高温氧化腐蚀造成的。如果采取措施，在开炉前在合成炉内予热，生产过程中降低炉外壁的表面温度，则可大大减少合成炉内壁和外壁的腐蚀。经试验发现，在原有碳钢合成炉基础上作一些改进，即在合成炉的上下炉体均加装水套，开炉前通以热水予热，生产过程中，加强冷却，这样，可以使合成炉的腐蚀包括炉内壁盐酸低温腐蚀和炉外壁的高温氧化腐蚀，减少到最低限度。