工業自動控制在氯氫合成中的應用

楊歧英

（山東海化集團氯堿樹脂有限公司，山東 濰坊 262737）

1 合成爐開車步驟

在點火前，將鎖切換至旁路位置。參加點火人員中，操作室1人負責調節氯氣、氫氣閥門；操作室外爐子前2人，負責點火、封爐門等工作。

通過自動控制系統操作，向循環水罐、熱水罐注入純水至液位75%，將LIC-5401設定75%切換至自動；打開合成爐熱水進出水旁路閥，關閉進出合成爐的熱水閥；關閉換熱器的熱水進出口閥，打開熱水加熱/冷卻器的熱水進出口閥；打開熱水罐的出口閥門，開啟循環熱水泵，使純水在熱水罐與熱水加熱/冷卻器間循環；開啟熱水加熱/冷卻器的蒸汽閥及疏水閥，加熱純水，并將TIC-5406B設為自動；待水溫達到70℃后，開啟合成爐熱水進出口閥，關閉循環旁路閥，使熱水進入合成爐夾套，打開回水管放氣閥，放凈夾套內的空氣，確保熱水在合成爐夾套內流動暢通；打開降膜吸收器的循環水進出口閥門，通冷卻水，控制冷卻水壓力為0.3 MPa，打開放氣閥排凈內部空氣；關閉合成爐去氯化氫緩沖罐的閥門PV-5408，打開去尾氣吸收系統的閥門HV-5401，打開鹽酸吸收系統氣路閥；打開降膜吸收器去冷凝酸罐的閥門，關閉去鹽酸中間槽的閥門；開啟循環水泵，啟動水力噴射器抽真空，控制水力噴射器進口壓力為0.23～0.30MPa，時間應大于20min，并分析爐內氣體成分。

準備就緒后，進行點爐操作。手動打開閥門FIC-5403A/B，向一、二級降膜吸收器及尾氣吸收塔注入吸收水。將點火棒點著后，放進爐內，注意此時不要面朝點火孔，點火棒應放在氫氣套筒口上，并把點火棒固定好，不能晃動。看爐工先慢慢開啟氫氣閥門，待氫氣點著后調節火焰，通知點火者取出點火棒。慢慢開啟氯氣閥門，氯氣氫氣燃燒后，火焰成青白色，爐內火焰正常后，封閉爐門。

2 氯氫比例自動調節系統

2.1 氯氫合成中氯氫比例要求

氯氣、 氫氣的配比通常為 1.00∶1.05～1.00∶1.10（體積）。比例過小，生成的氯化氫氣體中含游離氯，生產鹽酸時，會造成尾氣冒氯、污染環境以及成品中游離氯超標。比例過大，生成的氯化氫氣體純度低，生產鹽酸時尾氣中氫氣含量高，易發生爆炸。所以，生產過程中必須根據氯氣、氫氣壓力與流量變化，及時調整氯氫配比。

2.2 過程控制

由氯氫處理工序來的氯氣和氫氣分別進入二合一石墨合成爐，氯氣進入三套式燈頭的中間層，氫氣進入內層和外層，控制氯氫比例為 1.00∶1.05～1.00∶1.10，在燈頭上燃燒，生成氯化氫氣體。二合一合成爐產生的氯化氫氣體在合成爐的合成段，通過夾套水間接冷卻，并產生高溫水，產生的高溫水供電解、一次鹽水換熱后返回熱水罐，再經循環熱水泵送入合成爐夾套，繼續冷卻氯化氫氣體。冷卻后的氯化氫氣體再經合成爐上部的石墨冷卻器，用循環水冷卻到40℃以下，使氣體中的大部分水分以冷凝酸的形式分離出來，從冷卻器底部排入冷凝酸罐，并用冷凝酸泵定期送出界區。

根據生產負荷需要和原料情況，調節氫氣、氯氣流量。每30 min分析一次氯化氫純度，輸入分析結果，自動調整氯氫比例。開爐初期、切換、停爐及正常生產中的不合格鹽酸應及時排入冷凝酸罐。經常檢查并控制循環水罐的液位是否在正常范圍，合成爐夾套、石墨冷卻器、降膜吸收器冷卻水回水溫度及循環情況，保持冷卻水流動暢通，及時排放內部的空氣，防止合成爐石墨夾套因缺水而燒壞。保持合成爐氯化氫冷卻器冷凝酸排放暢通，定期排放V-701及進口管和氯化氫總管內的冷凝酸。時常觀察氯化氫總管及合成爐內的壓力變化情況，及時與調度和轉化工序聯系，必要時打開HV-5401生產鹽酸，泄壓。冬季要注意防凍，備用爐的夾套、石墨冷卻器及降膜吸收器等的冷卻水要保持循環；吸收器的吸收水稍開，由吸收水管線U型底部倒淋排出并保持常流水。有熱水回水溫度調節報警、氯化氫總管壓力報警、熱水壓力調節報警、合成爐入口氫氣流量調節報警、合成爐入口氯氣流量調節報警、尾氣吸收塔吸收水入口流量調節報警、冷凝酸罐液位、鹽酸中間罐液位顯示報警、循環水罐液位調節報警。

當下列連鎖條件之一發生時，產生連鎖動作。（1）全廠連鎖發生（設旁路開關）；（2）氫氣壓力≤70kPa(G)；（3）氯氣壓力≥190 kPa(G)。 當連鎖發生時，氯氣閥FV-5402立即關閉；同時，吸收水閥門FV-5403立即開40%開度（在DCS畫面上可調）；去吸收的遙控閥HV-5401立即打開，去合成工序的遙控閥PV-5408關閉；連鎖發生延時2 s（DCS畫面上可調）氫氣閥FV-5401關閉。當全廠連鎖發生時，連鎖打開液化尾氯去廢氯吸收系統的閥門HV-5408，同時，關閉液化尾氯閥PV-5404。

合成爐開、停車產生的不合格氯化氫氣體送一、二級降膜吸收器和尾氣吸收塔來生產鹽酸。氯化氫氣體依次經過一級降膜吸收器、二級降膜吸收器和尾氣吸收塔，被從循環水罐用吸收水泵送來的吸收水吸收成鹽酸，點爐初期及不合格的鹽酸排入冷凝酸罐，并用冷凝酸泵送出界區，合格后的鹽酸進入鹽酸中間槽，經鹽酸泵送至罐區、一次鹽水工序和水處理車間或經高純鹽酸泵送一次鹽水、二次鹽水及電解工序。其中一級降膜吸收器、二級降膜吸收器內的氯化氫氣體與吸收水并流吸收，尾氣吸收內的氯化氫氣體與吸收水逆流吸收。

從液化崗位來的液化尾氯進入氯氣緩沖罐緩沖后與氫氣分別進入二合一石墨合成爐，在爐內燃燒，生成氯化氫氣體，經夾套和石墨冷卻器冷卻40℃以下后，進入一級降膜吸收器、二級降膜吸收器與吸收水并流吸收，再進入尾氣吸收塔與吸收水逆流吸收，經三級吸收后，生成31%鹽酸。合格后的高純鹽酸排入鹽酸中間槽，由鹽酸泵及高純鹽酸泵送出界區銷售。

從尾氣吸收塔頂出來的不凝氣體用水力噴射器抽走，經水封槽分離后，氫氣等不凝氣體排空，水溢流進循環水槽。

3 緊急停車控制系統

若合成爐緊急停車，則立即關閉氯氣閥門，然后，迅速關閉氫氣閥門，開啟水力噴射器，往尾氣吸收塔加水，打開HV-5401閥門，關合成爐去氯化氫緩沖罐的閥門PV-5408。然后，往爐內通氮氣進行置換。

若全廠連鎖停車，則連鎖程序啟動，氯氣閥FV-5402立即關閉；同時，吸收水閥FV-5403立即開40%開度（在DCS畫面上可調）；去吸收器的遙控閥HV-5401立即打開、去轉化工序的閥門HV-5408關閉；延時2 s（DCS畫面上可調）氫氣閥FV-5401關閉；連鎖打開廢氯氣去廢氯吸收系統的閥門PV-5408；同時，關閉液化尾氯閥PV-5404。

連鎖發生后，操作人員應立即關閉氯氣和氫氣手動閥，調節吸收閥門至合適開度，檢查其他閥門的開關狀態是否正確，當系統內氯化氫氣體吸收完畢后關閉吸收水閥門，爐內通氮氣進行置換。