氯化氢合成炉的腐蚀机理与设计对策

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1、氯化氢合成炉的腐蚀机理与设计对策熊洁羽王国军文颖频(江苏技术师范学院应用化学系，江苏常州213001)摘要本文在分析氯化氢合成炉腐蚀机理的基础上提出了合成炉设计对策，包括根据炉体壁温约束条件确定适宜的合成炉气体出口温度和灯头中氯气喷射速度、进水口处炉体防腐及合成炉开车防腐技术方案。经生产检验合成炉设计合理，操作稳定，使用寿命长。关键词氯化氢合成炉；腐蚀机理；设计对策TheCorrosionMechanismandDesignStrategyofHydrogenChlorideSynthesizerXIONGJie-yuWANGGuo-junWENYing-pin(Departmento

2、fAppliedChemistry,JiangsuTeachersCollegeofTechnology,JicingsuChangzhou213001)AbstractThispaperprovidedesignstrategyofthesynthesizerinanalysedcorrosionmechanismofhydrogenchloridesynthesize匚Itisincludeddeterminingadaptivegasexittemperatureandthechlorineinjectionvelocityinlampadapterwithbondagecond

3、itionofsynthesizerwalltemperature,providedthemothballingtechnologyschemeininletopeningandwhenonstream.Thepracticeproductionhasprovedthatthesynthesizerdesignwasreasonableandtheoperationwasstable.Keywordshydrogenchloridesynthesizer,corrosionmechanism,designstrategy以海湖盐为原料的氯碱厂普遍采用燃烧合成法生产盐酸，鉴于钢制合成炉较

4、石墨制三合一、二合一合成炉结构简单，易清理结垢和检修，且对原料氯气浓度、压力波动和气量无特殊要求，故多采用钢制水夹套式合成炉⑴，其生产工艺流程见图1。该工艺中氯化氢合成炉设计直接影响盐酸的质量与合成炉使用寿命，本文通过合成炉腐蚀机理分析提岀设计对策，经海拉尔化工厂生产实践证明：该设计对策合理，操作效果理想。1钢制水夹套合成炉结构及其腐蚀原因钢制水夹套式氯化氢合成炉壳体由上下双锥形顶底和中间圆柱筒体构成，外壳设置冷却水夹套，炉底装有石英灯头。氯气和氢气按一定体积比进入炉底石英灯头混合燃烧生成氯化氢合成气体，由于放热反应灯头温度约2500~3000°C,合成气通过水冷夹套换热后经空冷管、石

5、墨冷却器送至降膜吸收器。炉体材料20g钢，夹套材料235-A钢，其结构见图2。•次水冷却水1•合成炉2•空冷管3•石墨冷却器4•降膜吸收器5•填料吸收塔6•水流泵7•循环水槽8•循环水泵图1合成盐酸工艺流程示意图1•防爆膜2•炉体3•点火口4•套管式灯头5•视镜6•支座7•水冷夹套图2钢制水夹發式合成炉结构图通常钢制氯化氢合成炉的使用寿命为0.5〜3年，影响炉体使用寿命主要有以下因素：（1）.设计不当使炉壁温度低于氯化氢气体露点，炉内壁局部的凝结盐酸导致快速腐蚀穿孔；由于冷却水进水口的冷水直冲炉内壁，致使该处炉壁温度长期低于露点，因而最先腐蚀损坏。（2）.冷却水水质硬度高，易结垢，冷却

6、效果不佳，导致炉内温度过高，产生高温氯化氢气体对炉体的强烈腐蚀，以至炉体寿命缩短。⑶.氯气和氢气中含水、含氧量过高及合成过程中过氢量大，灯头氯气喷射气速选择不当等，也会影响炉体使用寿命。2腐蚀机理氯化氢合成炉的腐蚀主要表现为两种机理⑵：一是因合成炉温度过高造成的高温腐蚀。由于合成气体中仍残留部分未反应完全的游离氯，在高温下与合成炉材质反应生成氯化铁或氯化亚铁：2Fe+3C12=2FeCl3Fe+CH=FeCh此腐蚀反应在300°C以下速率很慢，但超过此温度腐蚀反应速率明显加快。二是因合成炉温度过低造成的氢去极化腐蚀。因原料氯气、氢气中含有少量水蒸气和氧气，在合成过程氧和氢反应生成水蒸汽

7、，当合成炉壁温低于氯化氢气体的露点时，炉壁形成凝酸。由于凝酸（盐酸）是一种典型的非氧化性酸，金属铁在盐酸屮腐蚀的阳极过程是金属铁的溶解，即：Fe►Fe*+3eFe►Fe2++2e阴极过程是氢离子的还原，即：2H++2e>H2总反应式为：2Fe+6HC1二2FeCl3+3H2Fe+2HC1=FeCl2+H2市此可见，为减轻钢制水夹套式氯化氢合成炉的腐蚀，合成炉设计壁温应控制在合成气体的露点以上，高温临界腐蚀温度3（）0°C以下。3设计对策3.1确