氯化氫合成工序技術改造總結

曹占國，陳福新，劉彩紅

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305）

氯化氫合成工序技術改造總結

曹占國，陳福新，劉彩紅

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305）

介紹了唐山三友氯堿有限責任公司在氯化氫合成工段進行的多項技術改造，改造后改變了傳統的手動控制模式，實現了遠程自動化操作，確保生產安全平穩運行。

氯化氫合成；遠程控制；安全生產

唐山三友氯堿有限責任公司隸屬于唐山三友集團，現有燒堿生產規模50萬t/a。作為危化企業，公司發展始終堅持將安全生產放在首位，不斷優化工藝，提高生產水平。

氯化氫合成工序生產過程涉及到氫氣、氯氣、氯化氫等危險氣體，因傳統生產模式中自動化程度較低，大多數氯堿企業為便于生產控制，均將合成崗位設置在生產區域以內。該公司為提高生產安全性，改善職工工作環境，結合生產實際從氣量調節、純度分析、聯鎖保護設置等多方面進行全方位自動化程度提升，最終實現合成系統的遠程控制，為生產崗位遠離生產裝置區域提供工藝基礎，引領氯化氫合成工藝進入自動化生產的全新領域，有利保障了生產的安全穩定運行。

1　　工藝簡介

來自氯氫處理工序合格的氯氣、氫氣按1∶1.05～1∶1.1的比例進入石墨合成爐，其中氯氣進入石英燈頭內層，氫氣進入石英燈頭外層，在燈頭頂部燃燒，生成的熱量由夾套內的純水及塊孔換熱器內的循環水移走，冷卻后的氯化氫氣體經緩沖罐送往氯乙烯車間。

根據生產需要，部分氯化氫氣體依次進入一級石墨吸收器、二級石墨吸收器、尾氣吸收塔，自下而上被水吸收生成鹽酸，不溶氣由風機進行排空。氯化氫合成過程中產生的反應熱由純水帶走，經過蒸汽閃蒸罐產生的低壓蒸汽送往各下游用戶，工藝流程示意圖見圖1。

圖1　　工藝流程簡圖

2　　問題分析

2.1手動調節滯后

合成爐是氯化氫合成過程的主要設備，傳統工藝中進爐氣量、爐體冷凝酸排放、合成爐送氣、制酸的倒換，均為現場人員手動控制，這為現場操作室遠離生產區域帶來很大困難，一旦生產系統發生波動，氣體壓力不穩定，便無法進行及時有效的負荷調整。

2.2人工分析次數頻繁

日常生產過程中，氯化氫與鹽酸的指標控制尚無在線分析儀表，均需要人工取樣分析。為滿足生產系統氯平衡需求，合成調量次數較多，進而造成指標分析次數增多，勞動強度加大。

2.3聯鎖保護系統缺失

對比自動化程度較高的電解裝置，合成工序在傳統工藝中未設置相關聯鎖保護。前后系統的氣體輸送一旦出現問題，勢必造成合成工序氣體壓力的大幅波動。例如后系統突然停車，氯化氫總管壓力升高，會造成合成爐憋壓，防爆膜炸裂等事故；前系統突然停車，氫氣壓力下降快于氯氣系統，導致合成爐內氯氣量過高，影響氯乙烯轉化過程的安全進行［1］。為避免事故的發生，保護設備的正常運行，需完善合成工序聯鎖保護系統。

3　　技術改造

3.1進爐氣量自動調節

每臺爐的進爐氫氣、氯氣切斷閥后分別安裝自動調節閥。并通過氫氣與氯氣的比值控制，實現進爐氣量的自動調節。

開車初期，先將自動閥打至一定開度，點爐成功后，現場人員與DCS人員聯系，調節氯氣自動閥，同時現場緩慢打開手動閥門，氫氣流量則與氯氣構成比值自動調節，待現場手動閥門全開后，交由DCS人員進行提量操作。進爐氣量的自動調節有效保障了生產波動過程中合成工序負荷調整的及時性與準確性。改造后單爐進氣控制模式見圖2。

圖2　　進爐氣量自動調節

3.2合成爐排酸自動控制

日常生產過程中，氯氣、氫氣在爐內燃燒，因原料氣含水、氫氣含氧以及循環水滲漏等原因，在爐內產生部分冷凝酸，需由現場操作人員定期進行外排。

為降低工人勞動強度，對原有排酸管線進行改造，利用合成爐氯化氫系統的壓力和U型管道連通器原理進行自流排酸，使用液位開關檢測U型管道內液位，及時聯鎖切斷或打開自動切斷閥，避免氯化氫氣體因超壓破壞U型排酸作用和溢出，實現了合成爐冷凝酸自動排酸，無需人工頻繁操作，確保了排酸過程中合成爐的安全穩定運行，該項改造已申請國家專利，專利號為ZL201320307540.5。流程圖見圖3。

圖3　　合成爐排酸自動化

3.3倒爐操作遠程切換

合成工序日常生產過程中存在送氣與制酸2種生產過程。生產負荷波動時，需將合成爐由送氣倒至制酸。現場人員手動倒爐過程中，需與DCS人員聯系詢問進爐氣體配比、爐壓、溫度等各項參數，緩慢進行閥門倒換。該過程一旦操作不當，易造成系統過氫或過氯，爐壓過高等危險事故。

改造后，送氣與制酸氯化氫管道上分別安裝自動調節閥，閥型選為事故關，倒爐過程由DCS人員手動進行，有效解決因現場倒爐過程因無法監測參數導致的過氫或過氯事故，保證生產平穩運行。具體控制見圖4。

圖4　　自動倒爐控制示意圖

3.4增加氯化氫純度在線分析

氯化氫純度控制是合成工序重要控制指標，氯化氫純度過高或過低，均會影響后序的安全運行，甚至造成爆炸危險。

現在合成爐出口氯化氫總管處安裝氯化氫純度、游離氯含量在線分析儀，對氯化氫含量實現實時監測，降低人工勞動強度的同時，確保安全生產。流程簡圖見圖5。

圖5　　氯化氫純度、游離氯在線分析儀表

3.5制酸過程自動控制

制酸過程為使用純水吸收氯化氫形成31%濃鹽酸。傳統工藝大多使用轉子流量計。因轉子易卡會造成吸收系統溫度驟升以及氯化氫泄漏等危險。改造后，采用電磁流量計，有效解決吸收水斷流問題。

為保證氯化氫系統壓力平穩，設置氯化氫緩沖罐，一旦出現超壓現象，氯化氫緩沖罐壓力超過設定值，閥門自動打開，向公共吸收系統泄壓。

在公共吸收系統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成自動串級控制，通過設置比例系數，自動調節公共膜吸的純水加入量，與此同時在下酸管道上安裝鹽酸濃度在線分析儀表，對產品質量實現在線監測。具體控制見圖6。

圖6　　吸收系統串級控制圖

3.6增加聯鎖設置

崗位人員撤離現場區域后，由原來的手動操作轉換為自動控制。為確保生產故障情況下，能夠及時有效的進行工藝處理，現對合成系統增加相關聯鎖設置。其中，聯鎖條件包括合成爐氫氣、氯氣比值高高或低低、進爐切斷閥異常關閉、爐壓高高、蒸汽閃蒸罐液位高高或低低等，同時增加火焰在線檢測裝置，一旦氣體燃燒出現異常，聯鎖單爐緊急滅爐，避免出現安全生產事故。

4　　總結

隨著氯堿行業技術的不斷發展，自動化程度越高，安全系數越高，穩定性越好。合成工序通過對原料氣調節、出口氣體純度在線分析、爐體冷凝酸自排、制酸系統串級控制等各項改造，實現了由手動向自動的成功轉型，降低了勞動強度，同時降低了生產成本。合成控制崗位搬至中央控制室內，使燒堿系統各崗位的DCS得以集中控制，相互聯系更加緊湊，系統更加安全穩定。

［1］馬金才，劉玉星主編.氯堿-聚氯乙烯生產操作.北京：化學工業出版社，2013.03.1

Summary on improvement of hydrogen chloride synthesis

CAO Zhan-guo，CHEN Fu-xin，LIU Cai-hong
（Tangshan Sanyou Chlor-alkali Co.，Ltd.，Tangshan 063305，China）

The technological innovation in synthesizing of hydrogen chloride at Tangshan Sanyou Chlor-alkali company were introduced.The transformation changed the traditional manual control situation and achieved automated operation.Safety production has been favorable guaranteed.

synthesizing of hydrogen chloride；remote control；safety production

TQ124.4+2

B

1009-1785（2015）12-0005-03

2015-07-01