淺析環氧氯丙烷（ECH）生產工藝中氯化反應自動化控制

吳義德（中藍連海設計研究院 江蘇連云港 222004）

一、引言

近年來，國家安全生產監督管理總局相繼下發《首批重點監管的危險化工工藝目錄的通知》（安監總管三［2009］116號）、《國家安全監管總局關于公布第二批重點監管危險化工工藝目錄和調整首批重點監管危險化工工藝中部分典型工藝的通知》（安監總管三［2013］3號）等規范性文件，對化工企業涉及危險化工工藝的裝置必須裝備自動控制系統，實現自動控制技術，避免作業人員的誤操作引發事故，從本質上提升生產裝置的安全度。

本文以ECH生產工藝中涉及的氯化反應為分析對象，分析氯化反應單元應重點監控的工藝參數，同時結合某廠家生產的實際情況，列舉說明氯化反應釜如何實施自動化控制。

二、ECH生產工藝（甘油皂化法）

目前國內外ECH工業化生產裝置的生產工藝主要分為石油生產路線和生物質生產路線，石油生產路線主要有丙烯高溫氯化法和醋酸丙烯酯法，丙烯醛法，丙酮法和氯丙烯直接環氧化法，甘油法屬于生物質生產路線。

甘油法生產工藝以甘油、氯化氫為起始原料，在催化劑的作用下發生取代反應，生成1,3-二氯-2-丙醇，之后加入液堿，經環化反應得到成品ECH。

三、ECH生產涉及的氯化反應危險有害因素分析

ECH生產過程中氯化反應屬于危險化工工藝，其危險有害因素包括：爆炸、火災、中毒和窒息、灼燙。

1.火災、爆炸

氯化反應需通入氯化氫氣體，若氯化氫流速過快，導致反應速度加快，存在超壓危險。同時通入氯化氫的裝置中必須設置緩沖罐，防止因為氯化氫斷流或壓力減小時，物料倒流進入氯化氫儲存裝置與氯化氫反應發生事故。

氯化反應屬于放熱反應，若設備冷卻系統的冷卻效果不好或出現冷卻故障，造成反應劇烈、溫升過快，存在超壓爆炸的危險。

氯化反應涉及原料氯化氫引起的設備腐蝕嚴重，對反應器的材質要求高，能耗大，氯化氫耗量高。若反應器選材不當或若未定期校驗，長期作用腐蝕嚴重，容器爆炸物料泄漏，可導致火災、爆炸等事故。

氯化反應溫度較高且本身屬于放熱反應，若停泵停水過早，反應器局部過熱、燒熔、穿孔，可能會導致可燃蒸汽（3-氯-1，2-丙二醇，環氧氯丙烷等）泄漏與空氣形成爆炸性混合物，存在火災、爆炸、中毒、灼燙的危險。

2.中毒和窒息

氯化設備材質選用不當或年久失修，設備腐蝕，HCl氣體泄漏，若操作工人未帶防護口罩、吸入，存在中毒、腐蝕口腔的危險，對人眼和呼吸道粘膜有強烈的刺激作用。

中間產品一氯化物（3-氯-1，2-丙二醇）屬于劇毒品，若設備、管道、閥門泄漏且工人未帶防護口罩，極易中毒。

氯化反應溫度較高且本身屬于放熱反應，若停泵停水過早，反應器局部過熱、燒熔、穿孔，可能會導致有毒氣體泄漏，導致中毒。

3.灼燙

氯化過程中，使用的原料氯化氫為腐蝕性物質，對建筑物、設備、管道、儀表、電氣設施，均會造成腐蝕性破壞。氯化氫氣體泄漏易積聚于地表和坑洼處，不易擴散，易腐蝕設備。

腐蝕性物質（如鹽酸、氯化氫等）在輸送、貯存過程發生泄漏等，與皮膚、眼接觸可引起化學灼傷，吸入可引起急性呼吸道刺激癥狀。

反應過程中用蒸汽加熱，因蒸汽泄漏、接觸熱的物料或熱的設備，有被燙傷的可能。

三、氯化工段重點監控的工藝參數

結合某廠家6萬t/aECH裝置生產的實際情況，氯化單元需重點監控的工藝參數包括：氯化氫緩沖罐的壓力，氯化反應釜內溫度、壓力、液位。

1.氯化氫緩沖罐壓力值介于0-120KPa。

2.氯化反應釜溫度值介于95-115℃，壓力值介于0-60KPa，釜內液位＜90%。

四、氯化工段自動化控制

1.氯化氫緩沖罐采用壓力超高報警，高高限自動切斷氯化氫管道進料來控制氯化反應速率，具體參數如下：

氯化氫緩沖罐壓力高報警110Kpa，高高報警130Kpa。通過控制氯化氫氣體進口管線上的氣動調節閥門控制氯化氫緩沖罐的壓力。超高自動聲光報警，超限報警同時聯鎖切斷氯化氫氣體進口管線閥門。

2.氯化反應釜采用溫度、壓力超高報警，超限自動切斷氯化氫管道進料或加熱蒸汽，反應過程同時控制釜內液位，具體參數如下：

①氯化反應釜壓力高報警30Kpa，高高報警35Kpa。通過控制氯化氫氣體進料管線上的調節閥和開關閥，來實現對氯化反應釜壓力的控制。超高自動聲光報警，超限報警同時聯鎖切斷氯化氫氣體進口管線閥門。

②氯化反應釜溫度高報警120℃，高高報警135℃。通過控制蒸汽管道調節閥和開關閥，實現溫度的調節。超高自動聲光報警，超限報警同時聯鎖切斷蒸汽進口閥門。

③氯化反應釜液位高報警85%，高高報警95%。通過控制倒料管線上的調節閥，實現液位的控制。

結束語

危險化工工藝自動化控制的初衷是在現行生產裝置運行的基礎上，通過增設自控系統以提升裝置的本質安全度。因此自動化控制一方面應滿足生產裝置的運行要求，不能與裝置運行規律相違背；另一方面自控系統應切實可行，即確保危險化工工藝裝置在無人操作的情況下能夠正常運行，而非自控措施越多越好，適得其反。

[1]國家安全生產監督管理總局.《首批重點監管的危險化工工藝目錄的通知》2009.6.

[2]國家安全生產監督管理總局.《安全評價（第三版）》.北京：煤炭工業出版社，2005.

[3]中藍連海設計研究院.《連云港環海化工有限公司6萬t/a環氧氯丙烷項目安全驗收評價》2014.6.