Der HCl-Brenner ist eine Kernkomponente des Salzsäure-Syntheseofens. Er mischt Chlorgas und Wasserstoff in präzisen Verhältnissen und verbrennt sie zu Chlorwasserstoffgas. Seit 1960 wurden weltweit über 600 Anlagen der Mersen Sintaclor-Serie mit Kapazitäten von 2 bis 180 Tonnen pro Tag installiert. Die Säurekonzentration des Produkts kann bis zu 38 % erreichen, der Gehalt an freiem Chlor wird auf unter 1 ppm geregelt. Die Wartung des HCl-Brenners ist entscheidend für die Betriebssicherheit des Syntheseofens. In einem Chemiewerk in Le Pont-de-Claix, Frankreich, sank der Wasserstoffdurchfluss über Nacht allmählich. Dadurch bildete sich Kondenswasser, das in der Leitung vereiste und den Brenner zum Erlöschen brachte. Nachdem das Wartungspersonal den Flammendurchschlagschutz gespült und die Anlage wieder in Betrieb genommen hatte, führte ein plötzlicher Druckanstieg im Wasserstoffsystem dazu, dass die Bediener das Wasserstoffzufuhrventil teilweise schlossen. Im Brenner sammelte sich nicht umgesetztes Chlorgas an und bildete mit dem zirkulierenden Wasserstoff ein explosives Gemisch. Dieses entzündete sich durch statische Elektrizität oder Sonnenlicht und verursachte einen Rohrbruch. Nach dem Vorfall verbesserte das Werk die Wärmedämmung der Wasserstoffleitungen und überprüfte in Zusammenarbeit mit dem Brennerlieferanten die Sicherheitsgrenzwerte. Dieser Artikel baut auf dem Rahmenwerk „ Wartung des HCl-Ofens “ auf, das in den Wartungs- und Stilllegungsverfahren für Salzsäuresyntheseöfen beschrieben ist, und konzentriert sich auf die spezifischen Arbeitsschritte „Ausbau des HCl-Brenners“ und „Demontage des HCl-Brenners“.
Der erste Schritt bei der Wartung von HCl-Brennern ist die Vorbereitung und Absperrung. Nach der Entleerung des Ofens wird das System mit Stickstoff gespült, bis die Sauerstoff- und Brenngaskonzentrationen den vorgegebenen Standards entsprechen. Die Arbeiten dürfen erst beginnen, nachdem die Blindflansche an den Chlor- und Wasserstoffleitungen angebracht wurden. SGL Carbon empfiehlt, alle 15.000 Betriebsstunden oder alle 3 Jahre eine Leistungsprüfung durchzuführen und die langfristige Betriebsfähigkeit durch Demontage, Reinigung und Neuversiegelung alle 25.000 Betriebsstunden oder alle 5 Jahre zu gewährleisten. Der Gaszufuhrdruck für Sintaclor-Brenner liegt typischerweise zwischen 77 und 80 Zoll Wassersäule; Abweichungen von diesem Bereich beeinträchtigen die Verbrennungseffizienz und die Sicherheit unmittelbar.
Während der Demontage und Inspektion wird zunächst das Schauglas entfernt, um dessen Unversehrtheit zu prüfen. Anschließend wird der Brennerkopf abgenommen, um die konzentrischen Rohre zu inspizieren. Chlor strömt durch das Innenrohr, Wasserstoff durch den ringförmigen Spalt zwischen Innen- und Außenrohr. Aufgrund von lang anhaltender Oxidation bei hohen Temperaturen und Chlorkorrosion müssen die Enden der konzentrischen Rohre ausgetauscht werden, wenn sie länger als 20 mm sind. Die Pulverisierung des Graphitbrennerkopfes ist ein häufiges Problem. SGL bestätigt, dass die Reaktion zwischen Graphit und Sauerstoff bei hohen Temperaturen unvermeidbar ist und der Graphitbrennerkopf in der Regel nach zwei bis drei Betriebsjahren ausgetauscht werden muss. Die Überprüfung des Elektrodenabstands ist ebenso wichtig; ein zu großer Abstand kann zu Zündaussetzern führen und muss gemäß den Herstellervorgaben auf ca. 1,5 mm eingestellt werden. Nach Abschluss der Reparaturen und des Austauschs erfolgt die Montage und Inbetriebnahme. Die Abweichung in der Vertikalität des Brennerkopfes muss innerhalb von 1 mm liegen, und die Abweichung in der Konzentrizität zwischen der Metalldüse und der Ziegelöffnung darf ebenfalls 1 mm nicht überschreiten.
Die meisten industriellen HCl-Syntheseöfen mit Flammenverbrennung sind mit Brennern ausgestattet, die keine Edelmetalle enthalten; ihre Funktion beruht primär auf der physikalischen Beständigkeit von Graphit und Quarz. In speziellen Prozessen mit katalytischen Reaktionen werden jedoch Edelmetallkatalysatoren wie Platin und Palladium eingesetzt. Daher ist bei der Wartung von HCl-Brennern in der Regel kein Recycling oder eine spezielle Handhabung der Edelmetalle erforderlich .
Die Demontage des HCl-Brenners beginnt mit dem Abschalten und der Isolierung. Reduzieren Sie den Gasstrom in den Ofen schrittweise, indem Sie zuerst das Chlor, dann den Wasserstoff abstellen. Sobald die Stickstoffspülung den Vorgaben entspricht, lassen Sie den Druck ab und lassen Sie das System abkühlen. Nach dem Trennen der Flansche an der Chlor-Wasserstoff-Leitung montieren Sie Blindflansche. SGL empfiehlt, die Anlage mindestens alle drei Jahre zu demontieren, zu reinigen und neu abzudichten.
Verwenden Sie beim Entfernen der Verbindungsflansche zwei Schraubenschlüssel, um Beschädigungen des Brennerkörpers durch einseitige Krafteinwirkung zu vermeiden. Die Dichtflächen der Graphitverbindungen sind äußerst empfindlich; üben Sie beim Auseinanderbauen keine direkte Kraft mit einem Brecheisen auf die Graphitflanschflächen aus. Transportieren Sie den Brenner nach dem vollständigen Ausbau aus dem Ofenboden mit einem geeigneten Hebezeug. Halten Sie ihn beim Anheben waagerecht, um ein Verbiegen der konzentrischen Rohre unter ihrem Eigengewicht zu verhindern. Decken Sie die freiliegenden Flanschflächen sofort mit Schutzkappen ab, um Beschädigungen durch Stöße zu vermeiden.
Die Demontage des HCl-Brenners erfolgt in folgender Reihenfolge: konzentrisches Rohr, Düse, Zündelektrode, Schauglas und Dichtung. Vor dem Ausbau des konzentrischen Rohrs dessen ursprüngliche Überstandslänge messen und notieren; beim Zusammenbau wieder in dieselbe Position bringen. Beim Ausbau der Düse die Sprühlöcher auf Verstopfungen oder Verschleiß prüfen; Graphitdüsen mit Schlackenlöchern oder Rissen müssen ausgetauscht werden. Falls der keramische Isolierteil der Zündelektrode Risse oder Kohlenstoffablagerungen aufweist, diese sofort ersetzen. Das Schauglas nach jeder Demontageprüfung gegebenenfalls ersetzen; Dichtungen dürfen nicht wiederverwendet werden. Alle Bauteile nach dem Ausbau nummerieren und aufbewahren; direkten Kontakt zwischen Graphitteilen und Stahlwerkzeugen vermeiden.
Nach der Inspektion erfolgt die Montage und Ausrichtung. Die vertikale Abweichung des Brennerkopfes darf 1 mm nicht überschreiten, und auch die Abweichung der Konzentrizität zwischen dem konzentrischen Rohr und der Ofenachse muss innerhalb von 1 mm liegen. Mersen bietet für sein Sintaclor-System optional eine automatisierte Brennerdiagnose und eine Online-Verbrennungsdiagnose an, die eine Echtzeitüberwachung der Verbrennungsbedingungen während des Betriebs ermöglichen. Nach der Montage wird eine Dichtheitsprüfung durchgeführt, indem das System mit Stickstoff auf den Betriebsdruck gebracht und alle Flansche und Dichtflächen mit Lecksuchflüssigkeit geprüft werden. Nach bestandener Dichtheitsprüfung erfolgen Zündung und Inbetriebnahme. Zuerst wird Stickstoff zum Spülen der Brennkammer eingeleitet, gefolgt von der sequenziellen Aktivierung von Wasserstoff und Chlor unter Beobachtung der Flammenfarbe. Eine normale Flamme ist bläulich-weiß; eine gelbliche oder matte Flamme deutet auf eine Abweichung im Wasserstoff-Chlor-Verhältnis hin, die umgehend korrigiert werden muss. Nach erfolgreicher Zündung und Inbetriebnahme nimmt das System den Normalbetrieb auf.
Sprache
