Quy trình bảo trì và ngừng hoạt động lò HCl

Trong sản xuất clo-kiềm và hóa chất cơ bản, lò tổng hợp axit clohydric (lò HCl) đóng vai trò trung tâm trong việc tổng hợp khí hydro clorua từ clo và hydro được tạo ra bằng phương pháp điện phân ; sản phẩm của nó được sử dụng trực tiếp trong sản xuất PVC, axit clohydric và các sản phẩm clorua tiếp theo. Trên phạm vi quốc tế, có hai thiết kế chính: lò tổng hợp bằng than chì và lò tổng hợp bằng thép có vỏ bọc nước. Loại thứ nhất được đại diện bởi các thiết bị đốt từ đáy hoặc đốt từ trên xuống của các nhà sản xuất như Mersen, SGL Carbon và Wilk-Graphite, trong khi loại thứ hai chủ yếu được sử dụng trong các nhà máy quy mô nhỏ và vừa. Lò than chì thường hoạt động ở nhiệt độ trên 1.500°C, và trong điều kiện vận hành đặc biệt, nhiệt độ có thể đạt tới 2.500°C. Đầu đốt (đầu đốt HCl) được lắp đặt ở đáy với ngọn lửa hướng lên trên, và một đĩa an toàn được lắp đặt ở phía trên lò; trong trường hợp quá áp, khí sẽ được giải phóng an toàn lên trên.

Môi trường hoạt động của loại thiết bị này cực kỳ khắc nghiệt. HCl có tính ăn mòn cao đối với kim loại khi có mặt nước. Mặc dù các bộ phận bằng than chì có khả năng chống ăn mòn, nhưng chúng lại rất dễ bị hư hại cơ học; than chì được tẩm phải trải qua quá trình tẩm hoàn toàn để chịu được sự ăn mòn của HCl trên toàn bộ dải nồng độ và nhiệt độ. Do đó, việc bảo dưỡng lò HCl thường xuyên là rất cần thiết để đảm bảo hoạt động lâu dài của lò. Chu kỳ bảo dưỡng thường là từ 36 đến 48 tháng, nhưng các đầu đốt thường cần được kiểm tra thường xuyên hơn - nếu tỷ lệ hydro-clo bị lệch, hỗn hợp dễ cháy nổ có thể hình thành bên trong đầu đốt. Tại một nhà máy hóa chất ở Pháp, sự ngưng tụ trong đường ống dẫn hydro đã gây ra sự giảm tốc độ dòng chảy của hydro, dẫn đến sự tích tụ quá mức clo bên trong lò, cuối cùng dẫn đến vụ nổ trong quá trình khởi động lại. Dựa trên những bài học thực tế này, chúng tôi đã cập nhật kế hoạch bảo dưỡng/sửa chữa đầu đốt lò HCl. Các phần sau sẽ trình bày chi tiết ba giai đoạn: Các bước bảo dưỡng lò HCl, Các bước tháo dỡ/phá dỡ lò HCl và Các bước tháo rời lò HCl.

Các bước bảo dưỡng lò nung HCl

Công tác chuẩn bị bảo trì lò HCl được tiến hành theo ba giai đoạn. Chuẩn bị kỹ thuật bao gồm xem xét hồ sơ từ lần bảo trì trước và phân tích các triệu chứng hư hỏng hiện tại để xác định danh sách thay thế các bộ phận như đầu đốt, các đoạn than chì và màng chống cháy nổ. Chuẩn bị vật liệu bao gồm xác minh thông số kỹ thuật của các ống than chì ngắn, gioăng PTFE giãn nở và đĩa nổ; gioăng cho thân lò than chì thường dày 5 mm và rộng 15 mm. Chuẩn bị an toàn và cách ly quy trình là tối quan trọng—sau khi làm rỗng lò, khí nitơ được thổi vào lò cho đến khi nồng độ oxy và khí dễ cháy đạt tiêu chuẩn; các mặt bích bịt kín được lắp đặt trên các đường ống dẫn clo và hydro; và công việc chỉ được bắt đầu sau khi tất cả các đường cấp liệu đã được đóng lại.

Khi bước vào giai đoạn Tháo dỡ và Kiểm tra, trước tiên hãy tháo kính quan sát để kiểm tra xem kính có bị hư hại không, sau đó tháo đầu đốt để kiểm tra xem ống đồng tâm có bị tắc nghẽn hoặc cháy không; nếu sự ăn mòn ở đầu ống bên trong vượt quá 20 mm chiều dài, bộ phận này phải được thay thế. Tiếp theo, tháo đĩa nổ; một đĩa nổ mới phải được lắp đặt trong mỗi chu kỳ bảo dưỡng, và bất kỳ đĩa nào có dấu hiệu biến dạng hoặc ăn mòn đều không được lắp lại. Đường ống dẫn khí HCl phải được kiểm tra xem có bị tắc nghẽn và ăn mòn không, và các van, lưu lượng kế và đồng hồ đo nhiệt độ phải được kiểm tra để đảm bảo chúng hoạt động bình thường. Trọng tâm chính của việc kiểm tra thân lò là đo độ dày thành; các khu vực có độ dày dưới mức thiết kế phải được sửa chữa hoặc thay thế, và độ lệch bằng phẳng của đáy lò phải được kiểm soát trong phạm vi 3 mm.

Sửa chữa và thay thế là giai đoạn quan trọng nhất. Khi lắp đặt lại đầu đốt, độ lệch thẳng đứng không được vượt quá 1 mm. Nếu xuất hiện các vết nứt nhỏ trong phần than chì, chúng có thể được dán lại; tuy nhiên, trong trường hợp nứt rộng, toàn bộ phần đó phải được thay thế. Nếu các mặt bích bị hư hỏng, chúng phải được tiện lại để phục hồi; các khối than chì có lớp cặn bám dày trên bề mặt ngoài phải được rửa bằng axit. Ăn mòn cục bộ trên vỏ thép carbon có thể được mài và hàn lại, nhưng phải xác nhận tính toàn vẹn của lớp lót; nếu không, sự xâm nhập của HCl vào lớp vỏ có thể gây ra nứt ăn mòn do ứng suất. Giai đoạn lắp ráp lại và vận hành thử nghiệm hoàn tất tuần tự việc lắp đặt lại, căn chỉnh, kiểm tra áp suất và rò rỉ, và nghiệm thu quá trình đánh lửa. Sửa chữa đặc biệt lò than chì bao gồm xử lý chuyên biệt cho lò than chì, bao gồm dán lại, thay thế các phần than chì, tiện mặt bích và rửa bằng axit để loại bỏ cặn.

Các bước tháo dỡ/phá hủy lò nung HCl

Bước đầu tiên trong việc tháo dỡ lò HCl là tắt máy và cách ly hệ thống. Sau khi giảm dần lưu lượng khí vào lò, hãy tắt nguồn cung cấp clo trước, sau đó là nguồn cung cấp hydro, và sục khí nitơ cho đến khi hệ thống đáp ứng các tiêu chí chấp nhận. Giảm áp suất và làm nguội hệ thống xuống dưới mức hoạt động bình thường. Sau khi ngắt kết nối các đường ống dẫn clo và hydro, hãy lắp đặt các mặt bích bịt kín bằng kẹp mặt bích. Ngắt kết nối ống PVC chạy từ cửa thoát HCl trên đỉnh lò đến bộ hấp thụ giai đoạn đầu và lắp đặt một mặt bích bịt kín để tránh gây cản trở cho các thao tác nâng hạ tiếp theo. Sau khi ngắt kết nối mặt bích nối bộ làm mát than chì với lò tổng hợp, hãy nâng toàn bộ bộ làm mát và di chuyển nó đến khu vực an toàn.

Việc tháo dỡ đường ống và các thiết bị phụ trợ nên được tiến hành theo trình tự từ trên xuống dưới, từ ngoài vào trong: các đường dây điện và thiết bị đo lường được tháo dỡ trước, tiếp theo là các van và đường ống xử lý, và cuối cùng là chính thiết bị. Khi cắt và tháo dỡ thang và bệ trên đỉnh lò, cần chú ý đến việc quản lý công việc có nguy cơ cháy nổ. Nâng và cẩu là giai đoạn có rủi ro cao nhất trong việc tháo dỡ lò HCl. Khi một nhà máy tháo dỡ một lò tổng hợp cao 16 mét, nặng 37 tấn, một cuộc khảo sát toàn diện về môi trường làm việc đã được tiến hành trước khi tháo dỡ, và một kế hoạch đã được lập ra để xác định các rủi ro tiềm ẩn từng hạng mục một. Nhân viên kỹ thuật đã hướng dẫn đầy đủ trong suốt quá trình, và nhân viên an toàn chuyên trách đã giám sát tại chỗ tất cả các công việc trên cao, công việc có nguy cơ cháy nổ và các hoạt động nâng hạ. Sau khi tất cả các bu lông và mặt bích ở chân đế của đường ống phụ trợ được tháo ra, thân lò đã được cẩu ra ngoài một cách an toàn với sự hỗ trợ của cần cẩu. Các biện pháp kiểm soát an toàn đã được thực hiện trong suốt toàn bộ quá trình; giấy phép làm việc, khu vực hạn chế ra vào, giấy phép làm việc có nguy cơ cháy nổ và phát hiện khí đều là bắt buộc.

Các bước tháo rời lò nung HCl

Việc tháo dỡ lò HCl bắt đầu bằng việc tháo rời từng phần. Trước tiên, tháo các ống than chì ngắn nối thân lò thép với thân lò than chì – cần hết sức cẩn thận khi tháo rãnh gioăng làm kín. Chỉ sau khi tháo các ống ngắn này, các mặt bích nối ở phần trên của thân lò thép mới có thể được tháo rời. Sau khi thân lò thép được nâng lên và đặt xuống đất, thân lò than chì được tháo rời từng phần từ trên xuống dưới. Lực nâng phải được kiểm soát cẩn thận trong quá trình tháo từng phần than chì. Mặc dù than chì tẩm có khả năng chống ăn mòn, nhưng nó lại có khả năng chịu va đập cơ học kém, và va chạm có thể dễ dàng gây ra nứt vỡ.

Việc đánh số và ghi chép là những bước trong quá trình tháo dỡ dễ bị bỏ qua nhưng lại có tác động thực tiễn đáng kể. Ngay sau khi tháo rời từng đoạn than chì, hãy đánh số và vẽ sơ đồ, ghi chú hướng của mặt bích và vị trí của bề mặt làm kín. Nếu không đánh số và ghi chép đúng cách, nếu các đoạn được lắp ráp lại sai thứ tự hoặc hướng, các mặt bích sẽ không thẳng hàng và lớp làm kín sẽ bị hỏng. Việc kiểm tra và sửa chữa được tiến hành từng phần trong quá trình tháo dỡ, tập trung vào việc kiểm tra bề mặt bên trong và bên ngoài của các khối than chì xem có lỗ rỗ, rò rỉ và vết nứt, cũng như các mặt bích xem có vết ăn mòn hay không. Các khối than chì bị đóng cặn nghiêm trọng cần được rửa bằng axit; các vết nứt nhỏ có thể được sửa chữa bằng chất kết dính, trong khi những khối bị nứt xuyên hoặc hư hỏng nặng phải được thay thế.

Trong quá trình bảo dưỡng bộ làm mát than chì, các đầu ống cũng phải được kiểm tra xem có bị tắc nghẽn hay không — nhiệt độ đầu ra của lò tổng hợp thường nằm trong khoảng từ 450 đến 500°C. Nếu nhiệt độ đầu vào của bộ làm mát giảm xuống dưới điểm ngưng tụ của hydro clorua (108,65°C), HCl sẽ ngưng tụ thành dung dịch axit gây ăn mòn đường ống; ngược lại, nhiệt độ quá cao sẽ làm giảm tuổi thọ của bộ làm mát than chì. Duy trì phạm vi nhiệt độ này là một khía cạnh quan trọng trong bảo dưỡng lò HCl thường bị bỏ qua nhưng lại ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ thiết bị. Sau khi hoàn tất việc kiểm tra tháo dỡ, tất cả các bộ phận được trả về vị trí lưu trữ được chỉ định theo số sê-ri của chúng, chờ được lắp đặt lại hoặc loại bỏ.

Trong quá trình bảo trì và tháo dỡ lò HCl, một số bộ phận kim loại quý bị hỏng có thể được thu hồi; bạn có thể liên hệ với công ty tái chế kim loại quý để tái chế chúng.