氯堿生產(chǎn)涉危工藝自動化控制及安全連鎖改造

羅小青

（中鹽株化集團(tuán)湖南株洲412004）

氯堿生產(chǎn)涉危工藝自動化控制及安全連鎖改造

羅小青

（中鹽株化集團(tuán)湖南株洲412004）

通過對危險工藝進(jìn)行危險確定，完成了自動化控制及安全連鎖的設(shè)計和施工改造，降低了運(yùn)行風(fēng)險，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制，確保了安全生產(chǎn)。

氯堿生產(chǎn)；危險工藝；自動化控制；安全連鎖；改造

1 涉危工藝主要危險的確定

株洲化工集團(tuán)誠信有限公司的電解工藝、氯化工藝、聚合工藝按國家安監(jiān)總局有關(guān)文件規(guī)定，均屬重點監(jiān)管的危險工藝。對危險工藝生產(chǎn)的裝置進(jìn)行定量評估，計算出它們的固有危險度分值和固有危險度分級，評估結(jié)果見表1。

表1 生產(chǎn)裝置固有危險度評估表

從固有危險度分析結(jié)果看，電解、氯乙烯及聚氯乙烯生產(chǎn)裝置的固有危險度均為Ⅰ級，說明這些裝置在正常平穩(wěn)生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)下的安全狀態(tài)屬“高度危險”的水平。

2 涉危工藝的改造情況

根據(jù)該企業(yè)工藝裝置的安全特點，采用分散型過程控制系統(tǒng)（DCS）和常規(guī)儀表相結(jié)合的方案實現(xiàn)全廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理和生產(chǎn)過程控制。

2.1 離子膜電解工藝

2.1.1 電解生產(chǎn)裝置的集中控制

電解主要生產(chǎn)裝置采用DCS集中控制方式，設(shè)置如下控制室：（1）14萬t/a離子膜燒堿主要生產(chǎn)裝置設(shè)1個DCS控制室，4萬t/a離子膜燒堿主要生產(chǎn)裝置設(shè)1個DCS控制室，分別設(shè)4個DCS操作員站（各包括1個工程師站）。（2）二次鹽水鰲合樹脂塔控制由配套的PLC完成。（3）一次鹽水過濾器控制由隨機(jī)成套的PLC完成。（4）氯氫處理工段設(shè)有1個DCS控制室，操作工在操作室內(nèi)對裝置進(jìn)行操作和控制。

2.1.2 電解安全設(shè)施及自動連鎖裝置

（1）電解槽溫度、壓力、液位、進(jìn)槽物料流量設(shè)報警和連鎖，當(dāng)各項指標(biāo)出現(xiàn)高或低時，DCS自動控制系統(tǒng)都能準(zhǔn)確發(fā)出報警，各個對應(yīng)閥門自動關(guān)閉或開啟，電解槽自動停直流電。

（2）電解供電整流裝置與電解槽供電設(shè)報警和連鎖，當(dāng)電解供電整流裝置出現(xiàn)異常時，電解槽自動停直流電，電解槽停車。

（3）緊急連鎖切斷裝置安裝在操作室內(nèi)，當(dāng)出現(xiàn)異常時，如管道突然爆裂等，操作人員及時通過緊急停車裝置切斷電解槽的直流電，保證電解槽、離子膜等設(shè)備在得到很好的保護(hù)，避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

（4）建立事故狀態(tài)下氯氣吸收中和系統(tǒng)，當(dāng)電解槽突然跳閘發(fā)生事故時，進(jìn)行安全連鎖。當(dāng)電解槽突然停直流電時，氯氣往廢氯氣總管的閥門打開，關(guān)閉去氯氣總管的閥門；中和系統(tǒng)內(nèi)的堿高位槽放堿自動閥打開，堿放入吸收塔；氯氣緊急吸收泵自動啟動，氯氣吸收中和系統(tǒng)緊急吸收事故狀態(tài)下的氯氣。

（5）可燃和有毒氣體檢測報警裝置安裝在電解廠房二樓，當(dāng)有泄漏時，報警裝置都能準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)異常情況。

（6）當(dāng)電解停直流電時，氯氫壓機(jī)與電解槽的聯(lián)鎖，氯氫壓機(jī)自動停。

（7）液氯充裝區(qū)采用聲光報警控制液氯充裝量。

2.2 氯乙烯合成工藝

（1）混合冷凍、轉(zhuǎn)化工序主要生產(chǎn)裝置采用DCS集中控制方式。生產(chǎn)裝置設(shè)1個DCS控制室。操作工在操作室內(nèi)進(jìn)行操作和控制。

（2）合成工序安全設(shè)施及自動連鎖裝置。

a.混合器溫度連鎖。氯化氫和乙炔在混合器反應(yīng)生成氯乙炔的過程中產(chǎn)生大量熱，當(dāng)混合器中的溫度上升到設(shè)定溫度時，系統(tǒng)發(fā)出報警連鎖裝置同時發(fā)出以下指令：同時關(guān)閉氯化氫進(jìn)料閥、乙炔進(jìn)料閥，即切斷原料氣危險源；打開一、二級水流泵的工業(yè)水閥和一、二級氣相閥，分別降低氯化氫管道和系統(tǒng)壓力；同時打開氮氣閥對混合器進(jìn)行充氮保護(hù)。

b.離心機(jī)電流連鎖。當(dāng)離心機(jī)電流高于設(shè)定值時，離心機(jī)進(jìn)料閥關(guān)閉，離心機(jī)回流閥打開。

2.3 聚合生產(chǎn)

（1）結(jié)合聚合裝置的特點和具體要求，進(jìn)行了DCS控制系統(tǒng)硬件的配置和軟件的組態(tài)設(shè)計。在聚合控制室設(shè)1套DCS系統(tǒng)，負(fù)責(zé)聚合、汽提.壓縮冷凝、干包各工序的監(jiān)控。氯乙烯DCS和聚合DCS聯(lián)網(wǎng)。裝置內(nèi)水、汽計量進(jìn)DCS系統(tǒng)。

a.加料操作的控制。所有的原輔材料都要通過既定的程序，自動、精確地加入聚合釜內(nèi)，并且獲得準(zhǔn)確的聚合反應(yīng)起始溫度。

b.聚合過程的控制。自動控制密閉聚合過程的每個單元操作，包括聚合釜底閥檢查、各種助劑的入料、聚合反應(yīng)、事故停車、聚合釜出料和聚合釜清洗等。

（2）聚合工序安全設(shè)施及自動連鎖裝置。

a.聚合釜壓力連鎖系統(tǒng)。當(dāng)聚合反應(yīng)過程中出現(xiàn)超溫、超壓時，設(shè)定當(dāng)聚合釜壓力達(dá)到報警高限值時，連鎖系統(tǒng)發(fā)出指令：打開聚合釜的氣相總閥，利用釜內(nèi)壓力和排空閥組成的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，打開排空總閥，泄出釜內(nèi)壓力，防止釜內(nèi)壓力過高而產(chǎn)生爆炸的危險。

b.聚合釜溫度連鎖系統(tǒng)。采用聚合釜內(nèi)的反應(yīng)溫度與聚合釜的夾套循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行串級控制來達(dá)到控制聚合釜內(nèi)的反應(yīng)溫度的目的。當(dāng)聚合反應(yīng)處于前期反應(yīng)時，只開循環(huán)水小閥門來控制釜溫，當(dāng)聚合處于反應(yīng)高峰期或超溫時，大、小循環(huán)水閥門一起來控制聚合釜釜溫，防止聚合釜超溫而帶來的超壓危險。

3 危險工藝的改造過程

自動化控制及安全連鎖系統(tǒng)由株化科人設(shè)計有限責(zé)任公司設(shè)計。20萬t/a聚氯乙烯一期、二期自動化控制（DCS）分別采用日本橫河、浙江中控公司、美國愛默生公司技術(shù)。18萬t/a離子膜一期，二期自動化控制（DCS）由株化科人設(shè)計有限責(zé)任公司采用浙江中控公司技術(shù)。

4 自動化改造的符合性

根據(jù)國家安監(jiān)總局下發(fā)的《首批重點監(jiān)管的危險化工工藝安全控制要求、重點監(jiān)控參數(shù)及推薦的控制方案》規(guī)定的電解工藝、氯化工藝、聚合工藝的重點安全控制的基本要求，對照改造情況，符合性評估如表2（1－3）所示。

表2-1 離子膜電解工藝生產(chǎn)線

表2-2 氯乙烯合成生產(chǎn)

表2-3 聚氯乙烯生產(chǎn)

5 結(jié)論

涉危工藝通過分散型過程控制系統(tǒng)（DCS）和常規(guī)儀表相結(jié)合的設(shè)計改造后，設(shè)備運(yùn)行良好，自動化控制和安全連鎖系統(tǒng)運(yùn)行正常，實現(xiàn)了全廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理和生產(chǎn)過程控制，提高了自動化水平，穩(wěn)定了工藝參數(shù)、保證了產(chǎn)品質(zhì)量、減輕了勞動強(qiáng)度、確保了安全生產(chǎn)。

Automatic control and safety interlock transformation of security process of chlor－alkali production

LUO Xiao－qing
（Zhuzhou Chemical Group，Zhuzhou 412004，China）

The dangerous process level of chlor－alkali production was evaluated.The automatic control，safety interlock transformation and construction were completed.The production process was optimized，and ensure safety in production.

chlor－alkali production；dangerous process；automatic control；safety interlock；transformation

TQ086.3

B

1009－1785(2011)03－0041－03

2010－12－15