white line white line

Получение соляной кислоты. Печи синтеза соляной кислоты

Швейцарская производственно-инжиниринговая компания ENCE GmbH (ЭНЦЕ ГмбХ) образовалась в 1999 году, имеет 16 представительств и офисов в странах СНГ, предлагает оборудование и комплектующие с производственных площадок в Турции и Республике Корея, готова разработать и поставить по Вашему индивидуальному техническому заданию печи синтеза соляной кислоты.

Технический проект: печи синтеза соляной кислоты

1. Основа технического проекта

Производительность: 30 MTPD HCl (100%) в виде 32 % водяного раствора кислоты (40°C).

1.1. Поток газообразного хлора:

- Температура 40° С
- Объемный состав 90-98% Cl2 +5-8% O2 +3-5% H2O
- Мин. давление впускной форсунки горелки + 1100 - 2000 мм H2O g

1.2. Поток водорода:

- Температура 40° С
- Объемный состав 94% H2 + 6% H2O
- Мин. давление впускной форсунки горeлки + 1100 - 2300 мм H2O g

1.3. Абсорбирующая вода:

- Макс. температура 30°С

1.4. Охлаждающая вода:

- Примерный расход 155 000 кг/ч
- Температура на входе 30°C
- Температура на выходе 40°C
- Степень загрязнения 5 000 kcal/h.m2.°C

1.5. Другое:

Мин. производительность 12 MTPD HCl (100%) при производстве 32 % кислоты.

Технологическая схема установки синтеза HCl

Получение соляной кислоты. Печи синтеза соляной кислоты
Поток 1 2 3 4 5 6a 8
Cl2 H2
5% излишек
32.0% Кислота Абсорб. вода Вент, газ Охлажд. вода Азот (2 min)
Cl2 1215,8 0,0 2 wl.ppm - - - -
H2 0,0 42,4 - - 2,0 - -
O2 48,7 0,0 - - - - -
N2 0,0 0,0 - - 0,0 - -
H2O 6,8 24,3 2656,3 2572,3 2.0 155000 -
CO2 0,0 0,0 - - 0.0 - -
СО 0,0 0,0 - - 0.0 - -
ClO2 0,0 0,0 - - - - -
Инертные компоненты 0,0 0,0 - - 0.0 - -
HCl - - 1250,0 0.0 10 ppm vol - -
Итого kг/ч 1271,3 66,7 3906,3 2572,3 4,0 155000 -
Nм3/ч 426,4 504,9 - - 25,1 155,0 130
T(C) 40 40 40 30 40 30/40 30
Р (barG)' 0,20 0,20 atm 5,0 atm 4 4
Р (мм вод.ст.)
G'
2000 2000 - - - - -

(* необходимое давление на входе горелки)

2. Описание установки синтеза. Принцип работы получения соляной кислоты

2.1. Принцип работы:

HCl получается при сжигании водорода и хлора, затем абсорбируется водой и охлаждается. Процесс сжигания строго контролируется для обеспечения полной безопасности.

Во время процесса сжигания хлор и водород реагируют в равных объемах и производят газ HCl:

H2 + Cl2->2 HClg

Эта экзотермическая реакция генерирует пламя температурой около 2500°С и тепловую нагрузку примерно в 1000 kcal/kг HCl при производстве охлажденного 33% водного раствора HCl.

Получение соляной кислоты. Печи синтеза соляной кислоты

Процесс горения работает при небольшом излишке Н2 выше стехиометрических условий (обычно 5%). Работа этой системы с излишком Н2 гарантирует полное сжигание Cl2, тем самым предотвращая его выход в атмосферу, и производство очень чистой соляной кислоты.

* обычное расположение

2.2. Установка синтеза:

Получение соляной кислоты. Печи синтеза соляной кислоты

Основная часть процесса это установка синтеза (или встроенная горелка-абсорбер), которая сконструирована из пропитанных графитных материалов, заключенных в охлаждаемую водой стальную оболочку.

Функции установки синтеза:

  • Сжигание
  • Охлаждение газа
  • Абсорбция
  • Охлаждение раствора

Газы азот и хлор поступают в верхнюю часть установки синтеза и сжигаются в специальной горелке, обеспечивающей полное сжигание. Эта горелка состоит из двух специальных трубок, установленных внутри корпуса (пропитанный графит). Трубки горелки закреплены в уплотненном блоке и легко достаются при тех.обслуживании. Горелка имеет один входной фланец для хлора и другой для водорода.

Добавление абсорбирующей воды к газу HCl производится сверху. Газы и абсорбирующая вода распределяются в многоярусных графитовых блоках для охлаждения в вертикальных каналах при противоположном потоке охлаждающей жидкости.

Газ или раствор HCl контактирует только с частями (пропитанный графит), тем самым устраняя проблемы коррозии. На выходе графитовых блоков сепаратор газа/жидкости отделяет раствор HCl от газа, который затем обрабатывается в газоочистителе для извлечения оставшегося неабсорбированного газа HCl.

Установка синтеза работает при давлении близком к атмосферному, но она защищена от чрезмерного давления разрывным диском, который располагается на дне и продувается к дренажному колодцу под установкой синтеза.

В случае чрезмерного давления диск разрывается, выпуская давление вниз к коллектору. Количество жидкости и пара, высвобождаемого после разрыва диска, относительно мало, и выполняет функцию остановки установки во время работы.

Система может быть оборудована дистанционной автоматической системой сжигания, которая использует запальный зажигатель. Это обеспечивает запуск установки или какой-либо стадии «одной кнопкой».

Главные преимущества предлагаемой установки синтеза

Установки синтеза характеризуются преимуществами горением сверху вниз:

  • Уникальная горелка позволяет сжигать весь хлор только с 5% стехиометрическим излишком водорода.
  • Горение сверху вниз предотвращает абсорбирующий раствор от попадания в горячую горелку, что может ее повредить.
  • Горение сверху вниз устраняет поглощение газа, который может содержать несожженные или токсические материалы.
  • Горение сверху вниз с меньшим технологическим объемом делает возможным механической конструкции установки работать под высоким давлением. Механическое сопротивление выше, безопасность растет. Печи HCl могут быть сконструированы в соответствии с ASME (не со штампом "U")
  • Горение сверху вниз позволяет избежать дренажа конденсата в печь. Система полностью закрыта во время работы, что повышает безопасность.
МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Получение соляной кислоты. Печи синтеза соляной кислоты
Код конструкции ASME VIII Div. 1 (без штампа "U")
Прочность соединения 0.7
Процедура сварки ASME IX
Квалификация сварщиков ASME IX
Рентген сварных швов не включен
Расчетная температура процесса / коммуникаций 165°C/80ºC
Расчетное давление процесса / коммуникаций 3 barg / 6 barg
МАТЕРИАЛЫ
Графитовые детали (пропитанный графит)
Регулирующие прокладки Сальник PTFE
Прокладки между блоками PTFE включая 25% графита
Стальные детали Углеродистая сталь A516 Gr 60 или эквивалент
Болтовые соединения A193 B7 и A194 2H (рядовая оцинкованная сталь)
Колонна* с двумя уплотнительными элементами ->
* типичная схема: не контрактная

2.3. Колонна:

Цель колонны «промывать» газы, идущие со дна абсорбера. Компоненты газа в основном инертные с несожженным водородом и небольшим количеством неабсорбированного HCl.

Абсорбирующая вода поступает сверху башни через распределитель и течет вниз на уплотнение (обычно углеродные кольца Рашига), а газы идут вверх для выброса в атмосферу. Во время этой операции, оставшийся HCl абсорбируется.

Колонна полностью сделана из (пропитанный графит) и включает термопарокарман для установки датчика температуры. После сборки и гидротеста в цехе, она поставляется в виде отдельных частей (кроме установок на общей раме) и собирается на месте.

Механические характеристики

Код конструкции ASME VIII Div.1 (без "U" штампа)
Расчетная температура 80 ºС
Расчетное давление 2.5 barg

Материалы

Графитовые детали (пропитанный графит)
Прокладки между элементами VITON(FKM)
Стальные детали Углерод.сталь A516 Gr 60 или эквивалент
Болтовые соединения A193 B7 иA194 2H (рядовая оцинкованная сталь)

2.4. Вспомогательное оборудование:

2.4.1. - Гаситель водородного пламени:

Водородный трубопровод оснащен одним пламегасителем, расположенным прямо у входа горелки. Он разработан для предотвращения обратной вспышки водорода в трубе. Он также действует как сепаратор тумана и пыли, когда газ влажный или загрязненный. Он предотвращает попадание капель, которые могут вызвать разрыв трубы горелки или дополнительный скачок давления в горелке. В этом случае она должна часто или постоянно высушиваться через глубокий или U-образный отстойник (конденсатоотводчик).

Гаситель водородного пламени сделан из углеродистой стали, содержит кольцевую набивку Рашига и имеет одно дренажное отверстие.

2.4.2. - Запуск вентилятора:

Нет необходимости: запускается вместе со сжатым воздухом.

2.5. Измерительные приборы и шкаф управления:

2.5.1.- Безопасность:

Принцип централизованного управления системы синтеза соляной кислоты HCl Synthesis System это "Fail Safe" («Отказоустойчивость»), что определяется размыканием контактов при нештатном режиме.

  • В стандартной упаковке предусмотрены защитные блокировки для предотвращения системы от запуска или для самоостановки и продувки.
  • Погасание факела
  • Низкое охлаждение воды
  • Низкая абсорбция воды
  • Поломка предохранительного диска
  • Перебои электропитания
  • Очень высокий уровень в буферном резервуаре (только для варианта с резервуаром и насосом)
  • Низкое давление N2, которое используется для продувки установки (только при запуске)
  • Низкое давление воздуха (только для установок на общей раме)
  • Любые другие защитные блокировки, указанные пользователем (низкое отношение H2/Cl2, низкое давление Н2...)

Во время работы, при любом из вышеуказанных случаев, установка синтеза останавливается сама так, чтобы могла быть проведена продувка азотом.

2.5.2. - Управление процессом:

Существуют две переменные управления процессом.

  • Регулирование соотношения потоков H2 и Cl2

Регулирование гарантирует верное соотношение H2 / Cl2 (обычно 1.05 H2 /1.00 Cl2). Пропорции H2 и Cl2 измеряются калиброванной измерительной диафрагмой, установленной на подводах газов H2 и Cl2. Измеряется дифференциальное давление, извлекается квадратный корень, и сигналы направляются к системе управления. Регулятор соотношения сравнивает оба сигнала и затем передает сигнал контрольному клапану Cl2, который регулирует поток Cl2 для установки верного соотношения с потоком Н2.

  • Норма выработки

Для увеличения производительности доля H2 увеличивается до желаемой величины. Доля Cl2 корректируется в тот же момент для верного соотношения H2/Cl2. Что касается абсорбирующей воды, значение задается оператором, а расход автоматически корректируется в соответствии с изменением Сl2. Допустимый темп увеличения изучается опытным путем, т.к. большие шаги приращения могут создать нарушение условий процесса из-за излишка инертного газа (Н2) в процессе сгорания.

Примечание: Контроль концентрации (раствор кислоты)

Когда расход абсорбирующей воды скорректирован в соответствии с расходом Cl2, тем самым устанавливается концентрация кислоты. Контроль концентрации основан на ожидании, а не на реакции. Более того, в установках трубопровод всегда оснащен патрубком отбора для измерения плотности кислоты и смотровым стеклом для проверки цвета продукта. Полученная величина плотности кислоты позволяет подсчитать ее концентрацию. Если она не соответствует заданной концентрации, поток абсорбирующей воды может быть отрегулирован оператором с помощью контрольного клапана.

2.5.3. - Автоматический запуск:

В дополнение к вышеуказанному регулированию, порядок запуска (зажигание + замещение воздух/Cl2) может полностью контролироваться дистанционно, обеспечивая запуск всей установки «нажатием одной кнопки». В этом случае установка должны иметь растопочную (пилотную) горелку (см. раздел 2.5.4.).

2.5.4. - Автоматическая система зажигания:

Компания разработала надежную автоматическую систему зажигания, которая позволяет установке HCl работать с безопасным и дистанционно контролируемым зажиганием. Система имеет пилотную горелку, которая безопасно зажигает контрольные (пилотные) потоки водорода и воздуха для горения, которые в свою очередь безопасно зажигают основной водород и основной воздух для горения в основной горелке установки синтеза. Когда основная горелка включена, пусковой факел тушится и контрольные (пилотные) потоки водорода и воздуха для горения замещаются постоянным низким потоком азота. Затем основной воздух для горения замещается основным Cl2 пока сжигаются только Н2 и Cl2. Вывод воздуха и ввод Cl2 может осуществляться вручную или автоматически из удаленного пункта
(см. раздел 2.5.3).

2.5.5. - Измерительные приборы:

Линия хлора

  • Диафрагменный расходомер с EExd дифманометром
  • Расходный клапан с соленоидным управляющим клапаном EExd и позиционером EExd
  • Автоматический двухпозиционный клапан с соленоидным управляющим клапаном EExd и двумя концевыми выключателями EExi

Воздушная линия запуска

  • Расходный клапан с соленоидным управляющим клапаном EExd и позиционером EExd
  • Диафрагменный расходомер с EExd дифманометром

Линия водорода

  • Диафрагменный расходомер с EExd дифманометром
  • Расходный клапан с соленоидным управляющим клапаном EExd и позиционером EExd
  • Автоматический двухпозиционный клапан с соленоидным управляющим клапаном EExd и двумя концевыми выключателями EExi

Линия абсорбирующей воды

  • Диафрагма с EExd дифманометром или электромагнитный расходомер EExi и реле низкого расхода EExi
  • Расходный клапан с позиционером EExd

Линия азота

  • Реле низкого давления EExi
  • 2 автоматических двухпозиционных клапана с соленоидным управляющим клапаном EExd и 1 концевым выключателем EExi

Линия охлаждающей воды

  • Индикатор расхода (локальный) с реле низкого расхода EExi (один на охлаждающий контур)

В установке синтеза

  • Разрывная мембрана с переключателем (поставляется собранной с установкой синтеза)

В камере сжигания

  • Фотоэлемент определения пламени с корпусом EExd с реле и усилителем

В колонне

  • Температурный датчик EExd PT100 с трансмиттером

Система автоматического зажигания

  • Пилотная горелка + трансформатор с корпусом (EExd II CT5) + провод зажигания + 2 ручных клапана
  • Автоматические двухпозиционные клапаны с соленоидным управляющим клапаном EExd для воздуха, водорода и азота
  • Редуктор давления воздуха, водорода и азота

Шкафы управления

Предлагаемая система гарантирует зажигание, безопасность и контроль. Она включает:

  • один главный шкаф, расположенный в диспетчерском пункте или на заводе рядом с установкой оборудован одним программируемым контроллером PLC Siemens и регуляторами. Регуляторы не включены, если данный шкаф соединен с одной распределительной вычислительной системой (DCS), обеспечивающей функции управления. В этом случае шкаф обеспечивает порядок зажигания и функции безопасности.
  • одну контрольно-распределительную коробку с кабелями установки и локальной панели главного шкафа.

~ Кабели внутри границы поставки поставляются с установками на общей раме, только если шкаф включен в объем поставки.

Получение соляной кислоты. Печи синтеза соляной кислоты

2.6. Резервуар для кислоты и насосы:

Опция резервуара и насосов используется для перекачки готовой кислоты в резервуар-хранилище и при необходимости для рециркуляции части кислоты в колонну. Включает:

  • Два горизонтальных центробежных насоса для одинарного механического уплотнения (один в запасе)
  • Один буферный резервуар "FRP / PVC" (2 m3) с уровнемером, соединенным с реле уровня EExi -low/high- (высокий/низкий) и аварийным устройством уровня - high/high- (высокий/высокий)
  • Соединительный трубопровод
  • Шаровые клапаны PVC
  • Один локальный пульт управления для насосов (только если шкафы управления оснащены нашей компанией)

2.7. Стальная конструкция (установка на общей раме):

Конструкция разработана для поддержки и доступа к оборудованию. Она собрана в нашем цехе и поставляется «под ключ» в 1 или 2 частях.

Она имеет четыре площадки: нижнюю, площадку для доступа к предохранительному диску, рабочую и верхнюю площадку. Каждая площадка ограждена, кроме нижней, и все площадки оборудованы решетчатым люком (размер 19x19 мм - оцинкованная сталь). Отметка границы поставки по трубопроводу около 12 м высотой.

Доступ к рабочей площадке имеет лестницу (не включена в данное предложение).

Для подъема на верхнюю площадку используется лестница.

Конструкция сделана и оцинкованной углеродистой стали и рассчитана на скорость ветра 41.6 м/с в сейсмических зонах. Углеродистая сталь класса S 235 JR (или эквивалент).

Конструкция оборудована необходимыми монтажными петлями для разгрузки с платформы ивозведения на месте.

На каждой площадке предусмотрена одна кнопка аварийной остановки. Разводка кабелей приборов внутри стальной конструкции сделана нашей компанией. Разводка кабелей между стальной конструкцией (кабельный ящик) и диспетчерским пунктом делается заказчиком. Необходимое освещение обеспечено на каждой площадке (по одному на каждой площадке).

Габаритные размеры основной конструкции длина х ширина х высота (L x W x H): 3.2 x 3 x 20 m

ТИПОВОЙ ЧЕРТЕЖ

Получение соляной кислоты. Печи синтеза соляной кислоты

Инженеры всегда готовы проконсультировать или предоставить дополнительную техническую информацию по предлагаемым печам синтеза соляной кислоты.

Насос для соляной кислоты

Ваши запросы на печи синтеза соляной кислоты просим присылать в технический департамент нашей компании на e-mail: info@ence.ch, тел. +7 (495) 225 57 86

Центральный сайт компании ENCE GmbH
Наша сервисная компания Интех ГмбХ

Головные Представительства в странах СНГ:
России
Казахстане
Украине
Туркменистане
Узбекистане
Латвии
Литве

Сообщить об ошибке на сайте ENCE GmbH, Switzerland / ENCE gmbH, Schweiz / ЭНЦЕ ГмбХ, Швейцария © ENCE GmbH