比值自動控制調節系統在氯化氫合成中的應用

文/張慧霞

初期生產氯化氫需要人工觀察火焰，控制氯氣和氫氣的流量，這種生產方式有很多弊端。可能是氯氣和氫氣的流量都沒有發生變化，但是生成氯化氫的純度卻不符合標準。又或者是在氫氣流量波動大時，人工沒有及時發現，導致操作失誤，使得氫氣的壓力突然降低，又沒有及時采取措施，降低氯氣的流量，最終生成的氯化氫質量不達標。而比值自動控制調節系統的出現能夠有效解決上述問題。

1 比值自動控制調節系統的兩種方案

在目前的發展階段中，比值自動控制調節系統有兩種類型，簡單來說就是相乘和相除。其中相乘方案指的是主物料和比值系數作乘法，從物料的設定值就是二者相乘的值。該方案的優點是結果相對穩定，但是也有一定缺點，就是不能精準獲得主物料和比值系數的動態比值。而相除方案則恰好相反。在目前的發展階段中，應用較多的是相乘方案。比如某公司在生產氯化氫時使用的設備是氯合成爐，在配比調節氯氣和氫氣流量的工作中，選擇的就是相乘雙閉環比值控制系統，獲得了良好的應用效果。

2 比值自動控制調節系統工作原理

2.1 單閉環比值控制系統

在實際的工作中，需要保證氯堿系統能夠持續正常安全生產，而其中的關鍵性決定因素是氯氣和氫氣流量的測定，只有良好測定，才能保證實現有效的自動比值控制。在實踐環節中要把氯氣真值流量作為主流量。氫氣真值流量作為副值。主流量用Q1表示，副值用Q2表示。相互之間能夠起到校正的作用。選擇的調節系統不僅要經濟效益良好，而且還要保證符合工藝要求。單閉環比值控制系統的主要構成是一個隨動的閉環控制回路，內部存在的主物流量部分則是開環狀態。在計算完主流量的比值之后，會傳出相應的信號，而這個信號會與副值傳出的信號成一定比例。這種方式有較為明顯的優勢，就是所得到的兩種物料流量的比值是比較精確的，具體實施起來也非常便捷。如果流量出現了較大的變化情況，負荷變化也非常頻繁。在調節副流量的過程中，就會出現較大的偏差值，這就意味著控制器給定的值也存在較大偏差。由此可知，有些化學反應過程嚴格對動態比值有嚴格的要求，此時單閉環比值控制系統則并不適用。

2.2 雙閉環比值控制系統

當主流量也要求保持定值，就需要為主流量也設置一個閉合控制回路，控制主、副流量之間的比值要依靠比值器來實現。這個比值器由定值控制系統和隨動控制系統共同組成。能夠有效保持兩個流量的比值關系，與此同時也能保證總流量數值不變。各種控制方法有著十分明顯的優勢，與采用兩個單回路流量控制方式相比更加穩定。運用雙閉環比值控制系統，即使主流量失調，也能持續保持原有的比值。

3 在氯化氫合成中應用比值自動控制調節系統的具體操作

在壓力自動調節閥的穩壓作用下，氯氣離開氯堿系統，并進入其中，會在穩壓作用下流入氯氣緩沖罐。氫氣也是同樣的流動方式，會順利進入氫氣緩沖罐。之后兩種氣體都會通過各自管線上的彎道流量計，并依次通過流量調節閥和連鎖切斷閥。系統中共有大小兩種手動人工截止閥，這兩種氣體會依次通過，并按照既定比例，進入合成爐，該合成爐屬并列形式，最終在燃燒作用下生成氯化氫氣體。在這個過程中，系統的安全容易受到威脅，比如工業指標的波動值突然超過了系統設定的極限值。當系統安全出現問題，連鎖切斷閥就會收到信號，并采取相應措施，此時原料氯氣的供應就會停止，氫氣的供應也會停止，進而有效避免發生燃燒爆炸事故。另外實發原料器也有可能出現劇烈波動的不良狀況，自動調節系統在應對這種情況時有一定優勢，如果實發原料器的波動幅度較小，自動調節系統會盡量控制，達到完全抑制波動的效果，如果實發原料器的波動幅度較大，會直接采取報警方案。此時氯化氫的產品質量就能得到保證，生產裝置也能安全穩定運行。采用比值控制手段調節進入合成爐的氫氣和氯氣的流量，如果進入合成爐的氫氣流量發生變化，那么進入合成爐的氯氣流量也會產生相應變化，自動控制在比值器的運算功能中實現。

4 應對異常情況的有效措施

生產氯化氫氣體會受到一些突發情況的影響，包括工業參數大幅度波動。而且在開停車時也會發生異常狀況。為此要設置氯化氫合成生產安全聯鎖控制系統。安全聯鎖控制要有緊急跳車控制功能。當氯氣、氫氣任意一個切斷閥出現關斷情況時，切換開關“連鎖/旁路”上的“連鎖”會啟動。此時就能實現在異常情況下，切斷氯氣、氫氣進入合成爐。快速切斷VCM 工序，快速打開氯化氫石墨吸收塔，自動置換進合成爐的氯氣，快速打開吸收水的控制閥。此時氯化氫氣體就能被及時吸收，保護系統的安全。在調節氯氣和氫氣的比值時，受到某種原因的影響作用，動態比值的系數有可能會大于事先設定比值系數的上限。此時由于氫氣過量，會導致合成的氯化氫氣體不純。針對這一問題，也要引入安全連鎖裝置?？紤]到合成爐的點火由人工完成，要減少氯氣、氫氣的調節閥，同時還應該關斷切斷閥。通過報警和連鎖，保證能夠及時發現氯氣、氫氣的超標情況，并快速把不合格的氯化氫氣體送入至酸吸收系統中。

5 總結

綜上所述，將比值自動控制調節系統應用與氯化氫合成中取得了良好的成效，在實際的運行中，效果十分穩定，能夠有效減少操作人員的工作量，大大降低人工勞動強度，為企業縮減人工成本。此外在調節氯氣和氫氣的值時，通過操作監控畫面實現快速調節，有效提升氯化氫氣體的生產質量。