氯化氫生產系統自動控制的優化

文/張旭

氯化氫是現階段生活中廣泛應用的一種工業材料，目前我國氯化氫產量較大，生產效率較高，但是很多氯堿公司氯化氫生產系統自動控制仍然存在問題，致使生產環節存在安全隱患，這在生產中會危害生產人員人身安全以及企業利益，所以對氯化氫生產系統自動控制的優化研究具有鮮明顯示意義。

1 氯化氫工業生產流程

在現階段的工業生產中，對于氯化氫的制取主要應用的是電解法，此種方法在應用過程中，生產成本較低，并且生產周期較短，可以滿足大規模的氯化氫制取。電解法生產氯化氫工藝流程可以分為兩個步驟：第一個步，將飽和的食鹽水進行電解，食鹽水在電解的作用下將會產生氫氧化鈉、氯氣和氫氣，具體的化學反應情況可以通過以下方程式呈現：2NaCl+2H2O== 通 電==2NaOH+H2↑+Cl2↑。第二步，在得到氫氣和氯氣之后，將會讓二者進入到石英制的燃燒嘴中，并點火燃燒，氫氣與氯氣在充分燃燒之后，生成氯化氫氣體，同時釋放出大量的熱。此種化學反應可以通過以下反應方程式實現：H2+Cl2=點燃=2HCl。生產過程中需要注意，因為氯氣是一種有毒氣體，所以在反應過程中需要應用過量氫氣進行生產，以此保證氯氣充分反應，防止氯氣對空氣污染。

2 原控制方案

為了使氯化氫的體積分數維持在94%-96%，生產過程中就需要將氯氣和氫氣的摩爾比控制在1:1.05 和1:1.10 之間，在參考以往儀表數值基礎上，氯堿企業將會選用特定的調節閥以及流量計，氯氣的流量應用自動控制手閥進行手動控制，氫氣進入流量由氫氣自動控制閥控制，但是氫氣控制閥會根據氯氣流量變化不斷改變，應用此種形式，實現自動氣體進入流量選擇，維持合成爐內氯、氫二氣配比合理，確保氯化氫的生產純度。這種方法在實際應用過程中，當流量計發生偏移或者是自動控制閥發生定位偏差，工作人員沒有辦法做出及時的調節，致使合成爐內反應物配比失調，不僅會降低氯化氫純度，還會產生安全隱患。

3 優化控制方案

3.1 流量與閥門開度

為了讓氯化氫生產系統自動控制更好的發揮作用，需要對生產中的流量和閥門開度進行分析，因為自動控制系統主要是通過對二者數值的監控，來下發報警和生產指令。對于二者正確運行參數的收集，本文選取一臺市面上常見的合成爐進行試驗，其中合成爐為新采購樣本，并且此合成爐設計符合國家安全標準，試驗時長為三個月。在三個月期間，試驗人員對合成爐運行數據、流量、閥門開度進行了準確記錄，之后與原有計算值進行比對，在合理偏差范圍內，選取了部分代表數據，可以繪制出流量和閥門開度的函數曲線。通過對函數曲線的分析，可以得到實際氣體流量與計算氣體流量之間的變化關系，并將此中關系寫入到DCS 程序中，為氯化氫生產系統的自動控制提供數據支持，在合理的數據支撐下，原有控制系統對流量和閥門開度的控制就可以更加準確，促進氯化氫生產更加規范，提升整個生產環節質量。

3.2 報警設置

為了進一步優化氯化氫生產系統的自動化控制，本次優化在DCS 程序中加入了報警設置，報警設置的依據就是閥門開度與流量曲線。首先在DCS 程序中設置報警數值,數據波動規定為±2%。當合成爐運行數值不符合閥門開度與流量函數方程，則立即發出報警信號。然后，工作人員接受到報警信息，立即將自動控制轉化為手動控制，讓閥門開度與流量回歸正軌，繼續按照函數曲線運行，同時檢查各個儀表數值，以此來判斷事故發生位置，糾正設備儀表偏差等問題。及時的報警可以避免發生重大安全事故，提升氯化氫生產質量，加強氯堿企業的行業競爭力。

3.3 協同調量措施

氯化氫在燃燒之前需要進行電解，但是電解環節往往會因為設備、整流以及儀表等各種因素發生單槽跳車事故，并且嚴重情況下，還會發生多槽跳車事故，跳車事故發生之后，很難對系統內部的氫氣和氯氣進行控制，進而對系統運行產生壓力，內部波動將會直接影響氯化氫的產出純度，對企業生產和發展十分不利。為了維持合成爐內壓力不變，傳統自動控制系統，需要工作人員在短時間內對各個合成爐進行處理，但是此時操作將會十分復雜，工作需要連續點擊鼠標，容易忙中出錯，因此，本次優化設計引用了協同調量方法。

協同調量方法需要在DCS 程序中編寫好協同調量程序，同時在程序中設置控制模塊，通過對幾個控制按鈕的操作，實現對多個合成爐的調量工作。此形式下的協同調量需要合成爐處于自動控制狀態，這樣工作人員才能在發生緊急事故時，第一時間進入到控制模塊中，本次根據合成爐負載變化情況，選定其中一個合成爐設置-4%、+4%、-1.5%、+1.5%（數值可調）四個按鈕，其余合成爐可根據氯氣閥門開度設置相應數值，同時被選定的合成爐將會根據串級控制自動調節氫氣目標值。

4 結論

綜上所述，本文通過試驗分析法，通過合理的應用，流量與閥門開度關系值，對氯化氫生產系統自動控制進行了優化，在DCS 程序中，報警裝置可以個根據以上關系值，實現及時報警，并且還可以實現，合成爐閥門開度實時控制，極大程度便捷了生產，讓工作人員在發生故障時第一時間實現管控，保證了生產過程的安全。