氯化氫合成工序自動化改造總結(jié)

劉彩紅，李學(xué)偉

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司隸屬于唐山三友集團(tuán)，自2005年投產(chǎn)以來，現(xiàn)已發(fā)展為燒堿40萬t/a產(chǎn)能裝置。氯化氫合成工段現(xiàn)有14臺熱水式合成爐、3臺蒸汽式合成爐，針對實際生產(chǎn)狀況進(jìn)行了多項自動化改造項目，改善了合成工序自動化程度低的落后局面。

1 氯化氫總管增加切斷閥

氯氫處理后的氯氣、氫氣在蒸汽石墨合成爐內(nèi)燃燒，生成的氯化氫氣體經(jīng)冷卻后，送往氯乙烯車間。常見事故有以下2種：其一，氯化氫主管壓力控制需低于55 kPa，當(dāng)燒堿系統(tǒng)突然跳停時，導(dǎo)致前系統(tǒng)壓力驟然下降，使乙炔氣體反串至合成氯化氫主管，極易發(fā)生爆炸事故；其二，若氯乙烯混合器溫度持續(xù)上升，表明氯化氫氣體中游離氯含量超標(biāo)，勢必影響氯乙烯合成工段生產(chǎn)安全。

為避免發(fā)生上述事故，在現(xiàn)有工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行自動化改造，提高安全操作系數(shù)。氯乙烯工序安裝氯化氫切斷閥，同時，分別在2個車間界區(qū)內(nèi)氯化氫主管上安裝2處遠(yuǎn)傳壓力表，監(jiān)測主管壓力。其閥門及壓力顯示均進(jìn)入氯乙烯車間DCS系統(tǒng)。并設(shè)置相關(guān)連鎖程序：2個壓力表同時低于10 kPa或混合器溫度低于控制溫度（夏季55℃，冬季60℃）時，連鎖切斷閥關(guān)閉。切斷閥關(guān)閉信號在燒堿主控室及合成控制畫面做出報警提示，燒堿系統(tǒng)操作人員發(fā)現(xiàn)切斷閥關(guān)閉后，立即執(zhí)行緊急停車操作。

改造后的生產(chǎn)工藝可有效保障事故狀態(tài)下前后工序氯化氫氣體切斷的及時性，有效保證系統(tǒng)安全運行。改造后的工藝流程示意圖見圖1。

圖1 增加切斷閥后的工藝流程簡圖

2 進(jìn)爐切斷閥改造

為保證安全生產(chǎn)，合成爐始終以過氫條件運行，在穩(wěn)定燃燒時是安全的，當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)停車后，合成爐應(yīng)確保原料氫氣、氯氣全部切斷，并迅速置換，一旦出現(xiàn)氫氣或氯氣經(jīng)合成爐未切斷的管路互串問題就會發(fā)生爆炸事故。在每臺爐的進(jìn)爐氫氣、氯氣、置換用氮氣管道分別安裝切斷閥，并設(shè)置如圖2表示的連鎖關(guān)系。電解槽全停或氮氣閥門打開時，每臺合成爐進(jìn)爐氯氣、氫氣切斷閥連鎖關(guān)閉；在氫氣或氯氣之一切斷閥關(guān)閉時，另一切斷閥也連鎖關(guān)閉，同時，打開氮氣切斷閥。正常生產(chǎn)過程中，各項連鎖為投入狀態(tài)，一旦出現(xiàn)突發(fā)事故，DCS人員立即關(guān)閉進(jìn)爐切斷閥，氮氣切斷閥自動打開，執(zhí)行一系列連鎖動作，在迅速滅爐的同時，氮氣置換，保證系統(tǒng)安全。連鎖設(shè)置見圖2。

圖2 進(jìn)爐切斷閥連鎖關(guān)系圖

3 吸收系統(tǒng)增加串級控制

在氯化氫合成工序生成氯化氫氣體的同時，用純水吸收氯化氫形成副產(chǎn)32%鹽酸。傳統(tǒng)工藝大多使用轉(zhuǎn)子流量計，但轉(zhuǎn)子易卡，會造成吸收系統(tǒng)溫度驟升以及氯化氫泄漏等危險。擴(kuò)建后，采用電磁流量計，有效解決了吸收水?dāng)嗔鲉栴}。

為保證氯化氫系統(tǒng)壓力平穩(wěn)，合成工序設(shè)置氯化氫緩沖罐，一旦出現(xiàn)超壓現(xiàn)象，氯化氫緩沖罐壓力超過設(shè)定值，閥門自動打開，向公共吸收系統(tǒng)泄壓。在制酸過程中，約每100 m3氯化氫氣體需耗用純水0.3 m3。為提高自動化操作水平，在公共吸收系統(tǒng)氯化氫管道上安裝氯化氫流量表，將其流量值與吸收水流量構(gòu)成自動串級控制，通過設(shè)置比例系數(shù)，自動調(diào)節(jié)公共膜吸的純水加入量，保證氯化氫氣體吸收的及時性。吸收系統(tǒng)串級控制示意圖見圖3。

圖3 吸收系統(tǒng)串級控制圖

4 自動倒?fàn)t操作

在合成工序日常生產(chǎn)過程中，存在送氣與制酸2個生產(chǎn)過程。生產(chǎn)負(fù)荷波動時，需將合成爐由送氣倒至做酸。傳統(tǒng)工藝需現(xiàn)場手動操作，與DCS人員聯(lián)系詢問進(jìn)爐氣體配比、爐壓、溫度等各項參數(shù)，緩慢進(jìn)行閥門倒換。該過程一旦操作不當(dāng)，易造成系統(tǒng)過氫或過氯，爐壓過高等事故。

在送氣與制酸氯化氫管道上分別安裝自動調(diào)節(jié)閥，閥型選為事故關(guān)，倒?fàn)t過程由DCS人員手動進(jìn)行，有效解決現(xiàn)場倒?fàn)t過程因無法監(jiān)測參數(shù)導(dǎo)致的過氫或過氯事故，保證生產(chǎn)平穩(wěn)運行。自動倒?fàn)t控制示意圖見圖4。

圖4 自動倒?fàn)t控制示意圖

5 增加數(shù)顯表監(jiān)測

合成工序手動操作項多，現(xiàn)場人員需時刻注意爐壓、進(jìn)氣流量、氯氫配比等各項控制參數(shù)。原有工藝已在單臺爐進(jìn)氣調(diào)量閥處安裝流量表，現(xiàn)針對進(jìn)爐氣體流量配比及爐壓2項參數(shù)安裝數(shù)顯表，便于操作人員的提降量操作，監(jiān)測更直觀、更方便。

6 單臺爐冷凝酸量在線監(jiān)測

在日常生產(chǎn)過程中，操作人員需定時對各合成爐進(jìn)行放酸操作。在合成爐爐底放酸管處增加1個冷凝酸罐，并對其加設(shè)遠(yuǎn)傳液位計，根據(jù)生產(chǎn)情況設(shè)置液位計高低報警。一旦合成爐出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，必然導(dǎo)致冷凝酸罐液位迅速上漲，DCS人員可第一時間通過報警發(fā)現(xiàn)該異常現(xiàn)象，及時聯(lián)系相關(guān)人員采取措施。

7 結(jié)語

燒堿生產(chǎn)系統(tǒng)中合成工序自動化程度相對落后，勞動強(qiáng)度大、事故率較高。通過不斷改造，致力于提升自動化水平，力保生產(chǎn)穩(wěn)定，提高合成系統(tǒng)安全操作系數(shù)，減少因人工操作不當(dāng)所帶來的生產(chǎn)事故。