氯化氫合成爐自動點火系統改造及應用

黃 愛

（廣西柳化氯堿有限公司，廣西 柳州 545600）

1 傳統控制方法的問題所在

合成爐是用于氯化氫氣體、鹽酸制造的主要設備。以前所用的合成爐，一般是以鋼制合成爐為主，使用較為廣泛。而近時期的氯化氫合成爐通常以石墨為主。這是因為石墨具有的天然優勢所致，其高耐腐蝕、耐高溫、高熱傳等優勢，決定著它終將被廣泛使用。而且塊孔水冷式石墨合成爐還可以在生產時有效將爐內氯化氫溫度進行降低，生產能力、效率均得到提升。

所謂的傳統控制方法，就是生產、工藝設備基本以人工進行設備操作為主，所以對傳統控制來說，操作者的作用非常重要，因此必須非常謹慎，不然就有可能會發生毒害物質的泄漏現象，這個時期設備的自動化程度不高。

由于設備比較多，HCl純度不穩等因素，很有可能會因轉化生產方面的影響，而對產品質量產生影響[1]。

鋼制夾套式合成在制造過程中，HCl會因為受到外部氣溫的影響而產生不良反應。加上氣溫和節氣方面的更替變換，設備很容易就會受到損害，從而產生負面影響。

合成爐在運行過程中會有很多熱量被放出，操作環境差。

雖然有時傳統操作中的氫氣并沒改變流量，依舊合理，但純度已有所轉變，Cl2、H2配比值不再標準。如果HCl合成人員在操作時不能第一時間發現H2流量波動的情況，或者使用方法不當，便會造成H2的壓力下降，如果不能科學合理的盡快處理好，就會造成Cl2的過量，最終結果是HCl純度不合格，下游工序也會發生問題，引發安全事故隱患。

HCl如果合成時間過長，便會在視鏡上出現污物，這些污物累積過多，就會造成職工對爐內火焰顏色的觀察誤差，這樣也會造成HCl純度過低的現象。

倘若HCl在爐內的量相對偏低，就會非常容易有煙霧產生，這時火焰因受到其影響，便會顏色發白，最終造成Cl2比例的判定失衡，Cl2過量會對生產造成嚴重安全威脅，這些都是傳統控制方法中存在的典型問題。

2 自動化控制系統

很多企業為了確保生產質量都開始引用自動化控制系統，廣西柳化氯堿有限公司引用了2臺流量計、6臺自動控制閥、5臺壓力溫度傳感器，2套集散控制系統及HCl在線分析儀[2]。

2.1 進合成爐Cl2和H2的流量配比控制

比值控制法可以完成上述指標的控制，Cl2的流量改變可以按照進入的H2流量來完成，控制時采用比值函數運算法。

2.2 Cl2和H2的穩壓控制

Cl2的微調通常都是采用單回路閉環控制法完成，這種方法的使用可以讓Cl2得到穩定壓力值，該方法同樣可以用來控制H2。

2.3 水溫和吸水量控制

用單回路閉環控制法來進行對氯化氫吸收水流量、夾套熱循環水溫兩個環節的控制。

2.4 異常情況

異常情況的聯鎖控制是在異常發生時，用緊急停車按鈕進行異常狀況切斷，將合成爐的異常Cl2、H2、HCI轉化工序，用快速去吸收裝置的吸收功能進行氯化氫的完全吸收，以此達到中止異常合成的目的。

3 自動化系統在控制工藝上的優勢

自動控制系統下的H2與Cl2合成，主要是用壓力閥進行穩壓調節，然后它們分別緩沖到各自的緩沖罐內。從緩沖罐出來的Cl2經過連鎖切斷閥的作用功能后，再被輸入到每個并聯的合成爐內。合成爐入口配備合格的手動截止閥、流量計、自動調節閥各1個，進行串聯。H2出緩沖罐后在連鎖切斷閥的作用下，也被輸入到每個并聯合成爐內，后者的入口同樣配備流量計、自動調節閥、手動截止閥各1個，每個H2的自動調節閥都會有一個口徑較小的H2自動調節閥進行并聯，分析儀安置在產品出口位置，對口徑較小的自動調節閥方向的H2流量進行調控，而且分析儀可以自動進行數值與詳細情況的顯示，這就是整個自動控制系統的具體生產環節，此系統可以十分直觀的展示整個自動生產操作過程。

其優勢在于，自動調節閥創造了流量調節上的條件。小口徑閥主要是用來對產品的成分信息進行控制，如果有任何的異常情況發生，聯鎖切斷閥門就會立刻將H2與Cl2的合成過程予以切斷，可有效避免危險事故的發生。產品如果發生原料工藝指標改變的情況，系統可以確保HCl質量，對整個設備的合成過程都予以保障，不但縮減了產品的勞動力成本，還使得生產效益有了顯著提高。

4 H2與Cl2比值調節設備、流程與具體操作

4.1 選擇合適的流量計調節閥型號

為了讓比值調節系統運行起來更加穩定，H2與Cl2的自動調節比值通常需要相符的流量調節閥，比如單座H2、Cl2閥、流開、DN80柱塞等百分比。除了做好這些基本工作以外，還要保證使用的流量計是彎管型的。

4.2 比值自動調節流程

H2與Cl2配比要做到實時監控，比值調節為靜態乘法比值系數。單回路調節與雙循按鈕應切換到調節系統[3]。系統流程為，開車時先打開H2與Cl2調節閥，切斷對應流量閥后進行氣體置換裝置的分析，若達標繼續人工點火。H2、Cl2閥的調節方式都是人工進行，切斷后進行爐內火焰顏色的觀察，調節繼續，直到其流量與生產需求相符，可以予以產品的標準滿足要求，即可用手動方式對閥位進行輸出調節，調節至H2、Cl2流量滿足需求。即可以將人工閥完全打開，完成“手動”到“自動”這一過程的切換，一直到動態比值系數達到標準后停止，進而完成比值開關從“常規”至“比值”的這一完全切換過程，直到系統最終實現穩定控制。

5 實施效果

首先，自動調節系統的改進和使用，讓自動化控制方面越來越穩定，并未有過氯停車事件發生，熱輻射明顯比以往變得更低，工作環境也得到了明顯的改善；其次，過氯次數明顯有下降趨勢，也減少了HCl泄漏事故，同時外排氣體的相關要求得到滿足；明顯減少了勞動成本，解決了以往成本較高的問題。

6 爐體檢修相關問題的幾點建議

爐體相關問題基本都是出現在天氣突冷、爐內外空氣溫差大情況下，由于一些密封膠圈的長期使用，有些失效且缺乏彈性，如果立即停爐，還會使密封圈變涼硬化造成泄漏。

（1）因為每次檢修都是在比較低溫的環境下進行，有時當天也會無法完成檢修，再加上石墨塊孔內的水很難排泄干凈，所以一旦積水遇冷便會成冰，最后造成石塊破裂，設備很有可能還會因此而二次損壞，建議為保護爐體而向冷卻器底部進行低溫冷凍鹽水的注入，以達到保護作用。

（2）合成爐在冬季檢修過后，如果在進行2 h點爐運行100℃以下，還沒有蒸汽產生，一定要把密封圈法蘭再重新進行一次緊固，因為冷天下的橡膠圈因為沒有足夠的彈性而變得很硬，難以緊固到位，只有造升高爐溫以后變軟的情況下才比較容易緊固嚴密。

（3）合成爐筒體法蘭在日常若有漏水、漏氣等情況，盡可能10月末進行檢修，盡量避開冬天。

7 結語

氯化氫自動合成系統的使用，給氯化氫的合成帶來了更多便捷，摒棄了傳統方式上的諸多問題，讓合成過程與結果變得更加可控，更加符合實際工業生產的需求，同時也提高了生產的質量和產量，解決諸多過去難解的問題。因此，希望這一自動化控制系統，可以得到普及和廣泛應用。