إجراءات صيانة وإيقاف تشغيل فرن حمض الهيدروكلوريك

في إنتاج الكلور القلوي والمواد الكيميائية الأساسية، يلعب فرن تخليق حمض الهيدروكلوريك (فرن HCl) دورًا محوريًا في تخليق غاز كلوريد الهيدروجين من الكلور والهيدروجين الناتجين عن التحليل الكهربائي ؛ ويُستخدم ناتجه مباشرةً في إنتاج البولي فينيل كلوريد (PVC) وحمض الهيدروكلوريك ومشتقات الكلوريد. عالميًا، يوجد تصميمان رئيسيان: أفران تخليق الجرافيت وأفران تخليق الفولاذ ذات الغلاف المائي. يتمثل النوع الأول في وحدات الاحتراق السفلي أو العلوي من شركات مصنعة مثل Mersen وSGL Carbon وWilk-Graphite، بينما يُستخدم النوع الثاني بشكل أساسي في المصانع الصغيرة والمتوسطة الحجم. تعمل أفران الجرافيت عادةً عند درجات حرارة أعلى من 1500 درجة مئوية، وفي ظل ظروف تشغيل خاصة، يمكن أن تصل درجات الحرارة إلى 2500 درجة مئوية. يُركّب الموقد (موقد HCl) في الأسفل مع توجيه اللهب إلى الأعلى، ويُثبّت قرص أمان في أعلى الفرن؛ في حالة زيادة الضغط، يُطلق الغاز بأمان إلى الأعلى.

بيئة تشغيل هذا النوع من المعدات قاسية للغاية. يُعدّ حمض الهيدروكلوريك (HCl) شديد التآكل للمعادن في وجود الماء. ورغم مقاومة مكونات الجرافيت للتآكل، إلا أنها شديدة التأثر بالتلف الميكانيكي؛ لذا يجب أن يخضع الجرافيت المُشبع لعملية تشريب كاملة ليتحمل تآكل حمض الهيدروكلوريك في جميع نطاقات التركيز ودرجات الحرارة. لذلك، يُعدّ إجراء صيانة دورية لأفران حمض الهيدروكلوريك أمرًا ضروريًا لضمان تشغيل الفرن على المدى الطويل. تتراوح دورة الصيانة عادةً بين 36 و48 شهرًا، ولكن غالبًا ما تتطلب الشعلات عمليات فحص أكثر تكرارًا، فإذا انحرفت نسبة الهيدروجين إلى الكلور، فقد يتشكل خليط قابل للاشتعال داخل الشعلة. في مصنع كيميائي في فرنسا، تسبب التكثيف في خط أنابيب الهيدروجين في انخفاض معدل تدفق الهيدروجين، مما أدى إلى تراكم مفرط للكلور داخل الفرن، والذي نتج عنه في النهاية انفجار أثناء إعادة التشغيل. بناءً على هذه الدروس المستفادة من الواقع، قمنا بتحديث خطة الصيانة/الإصلاح الخاصة بنا لشعلات أفران حمض الهيدروكلوريك. ستفصّل الأقسام التالية المراحل الثلاث: خطوات صيانة فرن HCl، وخطوات إزالة/هدم فرن HCl، وخطوات تفكيك فرن HCl.

خطوات صيانة فرن حمض الهيدروكلوريك

تتم الاستعدادات لصيانة فرن حمض الهيدروكلوريك على ثلاثة مسارات. تشمل الاستعدادات الفنية مراجعة سجلات الصيانة السابقة وتحليل أعراض الأعطال الحالية لتحديد قائمة استبدال المكونات، مثل رأس الاحتراق، وأجزاء الجرافيت، والأغشية المقاومة للانفجار. أما الاستعدادات المتعلقة بالمواد، فتشمل التحقق من مواصفات أنابيب الجرافيت القصيرة، وحشيات PTFE الموسعة، وأقراص التمزق؛ وعادةً ما تكون حشيات جسم فرن الجرافيت بسمك 5 مم وعرض 15 مم. وتُعدّ إجراءات السلامة وعزل العمليات بالغة الأهمية؛ فبعد تفريغ الفرن من محتوياته، يُضخ النيتروجين فيه حتى تفي مستويات الأكسجين والغازات القابلة للاشتعال بالمعايير المطلوبة؛ وتُركّب حواف مغلقة على خطوط أنابيب الكلور والهيدروجين؛ ولا يُسمح ببدء العمل إلا بعد إغلاق جميع خطوط التغذية.

عند بدء مرحلة الفك والفحص، قم أولاً بإزالة زجاج الرؤية للتحقق من وجود أي تلف فيه، ثم قم بإزالة رأس الموقد لفحص ما إذا كان الأنبوب المركزي مسدودًا أو محترقًا؛ إذا تجاوز طول التآكل في نهاية الأنبوب الداخلي 20 مم، فيجب استبدال الجزء. بعد ذلك، قم بإزالة قرص الانفجار؛ يجب تركيب قرص انفجار جديد خلال كل دورة صيانة، ويجب عدم إعادة تركيب أي قرص يظهر عليه تشوه أو تآكل. يجب فحص خط أنابيب غاز كلوريد الهيدروجين بحثًا عن أي انسدادات أو تآكل، ويجب فحص الصمامات ومقاييس التدفق ومقاييس درجة الحرارة للتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح. ينصب التركيز الرئيسي لفحص جسم الفرن على قياس سمك الجدار؛ يجب إصلاح أو استبدال المناطق التي يقل سمكها عن سمك التصميم، ويجب التحكم في انحراف استواء قاعدة الفرن في حدود 3 مم.

تُعدّ مرحلة الإصلاح والاستبدال المرحلة الأكثر أهمية. عند إعادة تركيب رأس الموقد، يجب ألا يتجاوز انحراف الاستقامة 1 مم. في حال ظهور شقوق طفيفة في قسم الجرافيت، يمكن إعادة ربطها؛ أما في حال وجود تشققات واسعة، فيجب استبدال القسم بأكمله. إذا تضررت أسطح الحواف، فيجب خراطة سطحها لإصلاحها؛ ويجب غسل كتل الجرافيت التي تراكمت عليها رواسب كثيفة على أسطحها الخارجية بالحمض. يمكن إزالة التآكل الموضعي على غلاف الفولاذ الكربوني وإعادة لحامه، ولكن يجب التأكد من سلامة البطانة؛ وإلا فقد يتسبب اختراق حمض الهيدروكلوريك لطبقة الغلاف في حدوث تشققات ناتجة عن تآكل الإجهاد. تتضمن مرحلة إعادة التجميع والتشغيل إعادة التركيب، والمحاذاة، واختبار الضغط والتسريب، وقبول الإشعال. يشمل الإصلاح الخاص لأفران الجرافيت معالجة متخصصة لأفران الجرافيت، بما في ذلك إعادة الربط، واستبدال أقسام الجرافيت، وخراطة سطح الحواف، والغسل بالحمض لإزالة الرواسب.

خطوات إزالة/هدم فرن حمض الهيدروكلوريك

تتمثل الخطوة الأولى في إزالة فرن حمض الهيدروكلوريك في إيقاف تشغيله وعزله. بعد تقليل تدفق الغاز إلى الفرن تدريجيًا، يتم إيقاف إمداد الكلور أولًا، ثم إمداد الهيدروجين، ثم يتم تنظيف النظام بالنيتروجين حتى يستوفي معايير التشغيل. يتم تخفيض ضغط النظام وتبريده إلى ما دون مستويات التشغيل العادية. بعد فصل أنابيب الكلور والهيدروجين، يتم تركيب حواف مغلقة باستخدام مشابك الحواف. يتم فصل أنبوب PVC الممتد من مخرج حمض الهيدروكلوريك العلوي للفرن إلى وحدة الامتصاص في المرحلة الأولى، ويتم تركيب حافة مغلقة لتجنب إعاقة عمليات الرفع اللاحقة. بعد فصل الحافة التي تربط مبرد الجرافيت بفرن التخليق، يتم رفع المبرد بالكامل ونقله إلى منطقة آمنة.

يجب أن تتم عملية إزالة الأنابيب والملحقات بتسلسل من الأعلى إلى الأسفل، من الخارج إلى الداخل: تُزال خطوط الكهرباء وأجهزة القياس أولاً، تليها الصمامات وأنابيب العمليات، وأخيراً المعدات نفسها. عند قطع وإزالة السلالم والمنصات العلوية للفرن، يجب مراعاة إدارة أعمال اللحام والقطع في المناطق المعرضة لخطر الانفجار. تُعد عملية الرفع والتحميل المرحلة الأكثر خطورة في إزالة فرن حمض الهيدروكلوريك. عندما قام أحد المصانع بتفكيك فرن اصطناعي يبلغ ارتفاعه 16 متراً ووزنه 37 طناً مترياً، أُجري مسح شامل لبيئة العمل قبل التفكيك، ووُضعت خطة لتحديد المخاطر المحتملة بنداً بنداً. قدم الفنيون إرشادات كاملة طوال العملية، وأشرف موظفو السلامة المتخصصون في الموقع على جميع الأعمال التي تُجرى على ارتفاعات، وأعمال اللحام والقطع، وعمليات الرفع. بعد إزالة جميع مسامير التثبيت والشفاه على الأنابيب الملحقة، رُفع جسم الفرن بأمان بمساعدة رافعة. طُبقت ضوابط السلامة طوال العملية بأكملها؛ وكانت تصاريح العمل، ومناطق الوصول المقيد، وتصاريح أعمال اللحام والقطع، وأجهزة كشف الغازات، جميعها إلزامية.

خطوات تفكيك فرن حمض الهيدروكلوريك

يبدأ تفكيك فرن حمض الهيدروكلوريك بتفكيك أجزائه. أولًا، تُزال أنابيب الجرافيت القصيرة التي تربط جسم الفرن الفولاذي بجسم فرن الجرافيت، مع توخي الحذر عند إزالة أخدود حشوة منع التسرب. بعد إزالة هذه الأنابيب القصيرة، يمكن تفكيك حواف التوصيل الموجودة على الجزء العلوي من جسم الفرن الفولاذي. بعد رفع جسم الفرن الفولاذي ووضعه على الأرض، يُفكك جسم فرن الجرافيت جزءًا تلو الآخر من الأعلى إلى الأسفل. يجب التحكم بدقة في قوة الرفع أثناء إزالة كل جزء من أجزاء الجرافيت. على الرغم من أن الجرافيت المشرب مقاوم للتآكل، إلا أنه ضعيف المقاومة للصدمات الميكانيكية، وقد تتسبب الاصطدامات بسهولة في حدوث تشققات.

يُعدّ الترقيم والتسجيل من الخطوات المهمة في عملية التفكيك، والتي قد تُغفل بسهولة، لكنها ذات تأثير عملي كبير. فور إزالة كل قطعة من الجرافيت، قم بترقيمها وارسم مخططًا لها، مع تدوين اتجاه سطح الحافة وموقع سطح منع التسرب. فبدون الترقيم والتسجيل الصحيحين، إذا أُعيد تجميع القطع بترتيب أو اتجاه خاطئ، فلن تتطابق أسطح الحواف، وسيفشل منع التسرب. يتم الفحص والإصلاح قطعةً قطعةً أثناء التفكيك، مع التركيز على فحص الأسطح الداخلية والخارجية لكتل الجرافيت بحثًا عن مسام الخبث والتسريبات والشقوق، بالإضافة إلى فحص أسطح الحواف بحثًا عن حفر التآكل. تتطلب كتل الجرافيت التي تراكمت عليها القشور بكثافة غسلًا حمضيًا؛ ويمكن إصلاح الشقوق الصغيرة باستخدام مادة لاصقة، بينما يجب استبدال تلك التي بها شقوق نافذة أو تلف واسع النطاق.

أثناء صيانة مُبرّد الجرافيت، يجب فحص فتحات الأنابيب للتأكد من عدم وجود انسدادات، حيث تتراوح درجة حرارة مخرج فرن التخليق عادةً بين 450 و500 درجة مئوية. إذا انخفضت درجة حرارة مدخل المُبرّد عن نقطة تكثف كلوريد الهيدروجين (108.65 درجة مئوية)، فسيتكثف كلوريد الهيدروجين مُشكّلاً محلولاً حمضياً يُسبب تآكل الأنابيب؛ وعلى العكس، فإن درجات الحرارة المرتفعة للغاية تُقصّر من عمر مُبرّد الجرافيت. يُعد الحفاظ على هذا النطاق الحراري جانباً أساسياً من صيانة فرن كلوريد الهيدروجين، وغالباً ما يتم إغفاله، ولكنه يؤثر بشكل كبير على عمر المعدات. بعد اكتمال فحص التفكيك، تُعاد جميع المكونات إلى أماكن تخزينها المُخصصة وفقاً لأرقامها التسلسلية، في انتظار إعادة تركيبها أو التخلص منها.

أثناء صيانة وتفكيك فرن HCl، قد يتم استعادة بعض مكونات المعادن الثمينة التالفة؛ يمكنك الاتصال بشركة إعادة تدوير المعادن الثمينة