El quemador de HCl es un componente fundamental del horno de síntesis de ácido clorhídrico, responsable de mezclar gas cloro e hidrógeno en proporciones precisas y quemarlos para producir gas cloruro de hidrógeno. Desde 1960, se han instalado más de 600 unidades de la serie Mersen Sintaclor en todo el mundo, con capacidades individuales que van desde 2 hasta 180 toneladas métricas por día. La concentración de ácido del producto puede alcanzar el 38%, y el cloro libre se controla a menos de 1 ppm. El mantenimiento del quemador de HCl determina directamente la seguridad operativa del horno de síntesis. En una planta química en Le Pont-de-Claix, Francia, el caudal de hidrógeno disminuyó gradualmente durante la noche, lo que provocó que la condensación formara una obstrucción de hielo en la tubería y que el quemador se apagara. Después de que el personal de mantenimiento purgara el parallamas y reiniciara el sistema, un pico de presión de hidrógeno hizo que los operadores cerraran parcialmente la válvula de alimentación de hidrógeno. El cloro gaseoso sin reaccionar se acumuló dentro del quemador, formando una mezcla explosiva con el hidrógeno recirculante, que se encendió por electricidad estática o luz solar, provocando la rotura de la tubería. Tras el incidente, la planta mejoró el aislamiento térmico de las líneas de suministro de hidrógeno y reevaluó los umbrales de seguridad en colaboración con el proveedor del quemador. Este artículo se basa en el marco de " Mantenimiento del Horno de HCl " descrito en los procedimientos de mantenimiento y desmantelamiento del horno de síntesis de ácido clorhídrico, centrándose en las operaciones específicas de "Retirada del Quemador de HCl" y "Desmontaje del Quemador de HCl".
El primer paso en el mantenimiento de un quemador de HCl es la preparación y el aislamiento. Tras vaciar el horno, se purga el sistema con nitrógeno hasta que los niveles de oxígeno y gas combustible cumplan con los estándares especificados. El trabajo solo puede comenzar una vez instaladas las bridas ciegas en las tuberías de cloro e hidrógeno. SGL Carbon recomienda realizar una inspección de rendimiento cada 15 000 horas de funcionamiento o 3 años, y mantener la capacidad operativa a largo plazo mediante el desmontaje, la limpieza y el sellado cada 25 000 horas o 5 años. La presión de alimentación de gas para los quemadores Sintaclor se mantiene normalmente entre 77 y 80 pulgadas de columna de agua; las desviaciones de este rango afectan directamente a la eficiencia y la seguridad de la combustión.
Durante la fase de desmontaje e inspección, primero retire el visor para verificar que esté intacto y, a continuación, retire el cabezal del quemador para inspeccionar los tubos concéntricos. El cloro fluye a través del tubo interior, mientras que el hidrógeno fluye a través del espacio anular entre los tubos interior y exterior. Debido a la oxidación prolongada a alta temperatura y la corrosión por cloro, los extremos de los tubos concéntricos deben reemplazarse si tienen más de 20 mm de longitud. La pulverización del cabezal del quemador de grafito es un problema común; SGL confirma que la reacción entre el grafito y el oxígeno a altas temperaturas es inevitable, y el cabezal del quemador de grafito generalmente necesita reemplazarse después de 2 a 3 años de funcionamiento. Verificar la separación del electrodo de encendido es igualmente crítico; una separación excesiva puede causar fallas de encendido y debe ajustarse a aproximadamente 1,5 mm según las especificaciones del fabricante. Una vez completadas las reparaciones y los reemplazos, proceda al reensamblaje y la puesta en marcha. La desviación en la verticalidad del cabezal del quemador debe controlarse dentro de 1 mm, y la desviación en la concentricidad entre la boquilla metálica y la abertura del ladrillo tampoco debe exceder 1 mm.
La mayoría de los hornos industriales de síntesis de HCl que utilizan combustión por llama están equipados con quemadores que no contienen metales preciosos; su funcionamiento se basa principalmente en la resistencia física del grafito y el cuarzo. Sin embargo, en procesos especializados que implican reacciones catalíticas, se utilizan catalizadores de metales preciosos como el platino y el paladio. Por lo tanto, al realizar el mantenimiento de los quemadores de HCl, generalmente no es necesario considerar el reciclaje de metales preciosos ni su manipulación especial.
La retirada del quemador de HCl comienza con el apagado y el aislamiento. Reduzca gradualmente el flujo de gas hacia el horno, cerrando primero el suministro de cloro y luego el de hidrógeno. Una vez que la purga con nitrógeno cumpla las especificaciones, libere la presión y deje que el sistema se enfríe. Tras desconectar las bridas de la tubería de cloro-hidrógeno, instale bridas ciegas. SGL recomienda desmontar, limpiar y volver a sellar el sistema al menos una vez cada tres años.
Al retirar las bridas de conexión, utilice dos llaves de forma coordinada para evitar dañar el cuerpo del quemador al aplicar fuerza en un solo lado. Las superficies de sellado de las juntas de grafito son extremadamente frágiles; no aplique fuerza directa sobre las superficies de las bridas de grafito con una palanca durante el desmontaje. Una vez retirado el quemador completo del fondo del horno, transpórtelo utilizando un equipo de elevación especializado. Manténgalo nivelado durante el izamiento para evitar que los tubos concéntricos se doblen bajo su propio peso. Cubra inmediatamente las superficies expuestas de las bridas con tapas protectoras para evitar daños por impacto.
La secuencia de desmontaje del quemador de HCl es: tubo concéntrico, boquilla, electrodo de ignición, mirilla y junta. Antes de retirar el tubo concéntrico, mida y registre su longitud original; vuelva a colocarlo en la misma posición durante el reensamblaje. Al retirar la boquilla, compruebe que los orificios de pulverización no estén obstruidos ni desgastados; las boquillas de grafito con orificios de escoria o grietas deben reemplazarse. Si la parte aislante cerámica del electrodo de ignición tiene grietas o acumulación de carbono, reemplácela inmediatamente. Reemplace la mirilla después de cada inspección de desmontaje según sea necesario; las juntas nunca deben reutilizarse. Numere y guarde todos los componentes después de retirarlos; evite el contacto directo entre las piezas de grafito y las herramientas de acero.
Tras la inspección, proceda al reensamblaje y la alineación. La desviación vertical del cabezal del quemador no debe exceder 1 mm, y la desviación de concentricidad entre el tubo concéntrico y el eje del horno también debe controlarse dentro de 1 mm. Mersen ofrece diagnósticos automatizados del quemador y diagnósticos de combustión en línea como componentes opcionales en su sistema Sintaclor, lo que permite la monitorización en tiempo real de las condiciones de combustión durante el funcionamiento. Tras el reensamblaje, realice una prueba de fugas presurizando con nitrógeno a la presión de funcionamiento e inspeccionando todas las bridas y superficies de sellado con un fluido detector de fugas. Una vez superada la prueba de fugas, se procede al encendido y la puesta en marcha. Primero, se introduce nitrógeno para purgar la cámara del horno, seguido de la activación secuencial de hidrógeno y cloro, mientras se observa el color de la llama. Una llama normal es blanco azulada; una llama amarillenta o apagada indica una desviación en la relación hidrógeno-cloro, que debe ajustarse inmediatamente. Tras el encendido y la puesta en marcha correctos, el sistema pasa a su funcionamiento normal.
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