O queimador de HCl é um componente essencial do forno de síntese de ácido clorídrico, responsável por misturar gás cloro e hidrogénio em proporções precisas e queimá-los para produzir gás cloreto de hidrogénio. Desde 1960, foram instaladas mais de 600 unidades da série Mersen Sintaclor em todo o mundo, com capacidades individuais que variam entre 2 e 180 toneladas métricas por dia. A concentração de ácido do produto pode atingir os 38%, e o cloro livre é controlado para menos de 1 ppm. A manutenção do queimador de HCl determina diretamente a segurança operacional do forno de síntese. Numa fábrica de produtos químicos em Le Pont-de-Claix, França, o caudal de hidrogénio diminuiu gradualmente durante a noite, provocando a condensação e a formação de um bloqueio de gelo na tubagem, resultando na extinção do queimador. Após a equipa de manutenção purgar o corta-chamas e reiniciar o sistema, um pico de pressão de hidrogénio fez com que os operadores fechassem parcialmente a válvula de alimentação de hidrogénio. O gás cloro não reagido acumulou-se no interior do queimador, formando uma mistura explosiva com o hidrogénio recirculado, que foi inflamada por eletricidade estática ou luz solar, provocando a rutura da tubagem. Após o incidente, a fábrica reforçou o isolamento térmico das linhas de fornecimento de hidrogénio e reavaliou os limites de segurança em colaboração com o fornecedor do queimador. Este artigo baseia-se na estrutura de " Manutenção do Forno de HCl " descrita nos procedimentos de manutenção e desativação do forno de síntese de ácido clorídrico, com enfoque nas operações específicas envolvidas na "Remoção do Queimador de HCl" e na "Desmontagem do Queimador de HCl".
O primeiro passo na manutenção dos queimadores de HCl é a preparação e o isolamento. Após o esvaziamento do forno, o azoto é injetado no sistema até que os níveis de oxigénio e de gás combustível cumpram os padrões especificados. O trabalho só pode ser iniciado após a instalação de flanges cegas nas tubagens de cloro e hidrogénio. A SGL Carbon recomenda a realização de uma inspeção de desempenho a cada 15.000 horas de funcionamento ou 3 anos, e a manutenção da capacidade operacional a longo prazo através da desmontagem, limpeza e selagem a cada 25.000 horas ou 5 anos. A pressão de alimentação de gás para os queimadores Sintaclor é normalmente mantida entre 77 e 80 polegadas de coluna de água; desvios desta gama afetam diretamente a eficiência e a segurança da combustão.
Durante a fase de desmontagem e inspeção, retire primeiro o visor de nível para verificar se o vidro está intacto e, em seguida, retire a cabeça do queimador para inspecionar os tubos concêntricos. O cloro flui pelo tubo interior, enquanto o hidrogénio flui pelo espaço anular entre os tubos interior e exterior. Devido à oxidação prolongada a alta temperatura e à corrosão por cloro, as extremidades dos tubos concêntricos devem ser substituídas se tiverem mais de 20 mm de comprimento. A pulverização da cabeça do queimador de grafite é um problema comum; a SGL confirma que a reação entre a grafite e o oxigénio a altas temperaturas é inevitável e que a cabeça do queimador de grafite necessita normalmente de ser substituída após 2 a 3 anos de funcionamento. A verificação da folga do elétrodo de ignição é igualmente crítica; uma folga excessiva pode causar falhas na ignição e deve ser ajustada para aproximadamente 1,5 mm, de acordo com as especificações do fabricante. Após a conclusão das reparações e substituições, proceda à remontagem e ao comissionamento. O desvio na verticalidade da cabeça do queimador deve ser controlado com uma precisão de 1 mm, e o desvio na concentricidade entre o bocal metálico e a abertura do tijolo também não deve exceder 1 mm.
A maioria dos fornos industriais de síntese de HCl que utilizam combustão por chama estão equipados com queimadores que não contêm metais preciosos; dependem principalmente da resistência física do grafite e do quartzo para funcionar. No entanto, em processos especializados que envolvem reações catalíticas, são utilizados catalisadores de metais preciosos, como a platina e o paládio. Portanto, ao realizar a manutenção de queimadores de HCl, geralmente não há necessidade de considerar a reciclagem ou o manuseamento especial de metais preciosos .
A remoção do queimador de HCl começa com o encerramento e isolamento do sistema. Reduza gradualmente o fluxo de gás para o forno, desligando primeiro o cloro e, em seguida, o hidrogénio. Após a purga com azoto atingir as especificações, alivie a pressão e deixe o sistema arrefecer. Assim que os flanges da tubagem de cloro-hidrogénio forem desligados, instale flanges cegos. A SGL recomenda a desmontagem, limpeza e selagem pelo menos uma vez a cada três anos.
Ao remover as flanges de ligação, utilize duas chaves em conjunto para evitar danos no corpo do queimador devido à aplicação de força apenas num dos lados. As superfícies de vedação das juntas de grafite são extremamente frágeis; não aplique força direta nas superfícies dos flanges de grafite com uma alavanca durante a desmontagem. Após a remoção completa do queimador do fundo do forno, transporte-o utilizando equipamento de elevação especializado. Mantenha-o nivelado durante o içamento para evitar que os tubos concêntricos se dobrem sob o seu próprio peso. Cubra imediatamente as superfícies expostas dos flanges com tampas de proteção para evitar danos por impacto.
A sequência de desmontagem do queimador de HCl é: tubo concêntrico, bocal, elétrodo de ignição, visor de nível e junta. Antes de remover o tubo concêntrico, meça e registe o seu comprimento original de protrusão; volte-o à mesma posição durante a remontagem. Ao remover o bico, verifique se os orifícios de pulverização estão obstruídos ou desgastados; bicos de grafite com furos de escória ou fissuras devem ser substituídos. Se a parte cerâmica isolante do elétrodo de ignição apresentar fissuras ou acumulação de carvão, substitua-a imediatamente. Substitua o visor de nível após cada inspeção de desmontagem, conforme necessário; as juntas nunca devem ser reutilizadas. Numere e armazene todos os componentes após a remoção; evite o contacto direto entre as peças de grafite e as ferramentas de aço.
Após a inspeção, proceda à remontagem e ao alinhamento. O desvio vertical da cabeça do queimador não deve exceder 1 mm, e o desvio de concentricidade entre o tubo concêntrico e o eixo central do forno também deve ser controlado com uma precisão de 1 mm. A Mersen oferece diagnósticos automatizados de queimadores e diagnósticos de combustão online como componentes opcionais no seu sistema Sintaclor, permitindo a monitorização em tempo real das condições de combustão durante o funcionamento. Após a remontagem, realize um teste de fugas pressurizando com nitrogénio até à pressão de funcionamento e inspecionando todos os flanges e superfícies de vedação com fluido detetor de fugas. Uma vez aprovado o teste de fugas, realize a ignição e o comissionamento. Primeiro, introduza azoto para purgar a câmara do forno, seguido da ativação sequencial de hidrogénio e cloro, observando a cor da chama. Uma chama normal é branco-azulada; uma chama amarelada ou opaca indica um desvio na relação hidrogénio/cloro, que deve ser ajustado imediatamente. Após a ignição e o comissionamento bem-sucedidos, o sistema entra em funcionamento normal.
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