淺析危險工藝自動改造中氯化反應(yīng)控制方案的實(shí)現(xiàn)策略

周晨

摘 要:在實(shí)現(xiàn)危險工藝自動改造中氯化反應(yīng)控制方案的過程中,應(yīng)該將降低危害程度、事故發(fā)生率作為首要任務(wù)。為了確保生產(chǎn)安全,在實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制的同時也應(yīng)該重視產(chǎn)品質(zhì)量的提高、工藝參數(shù)的穩(wěn)定以及操作自動化水平的提升。本文就危險工藝自動改造中氯化反應(yīng)控制方案的實(shí)現(xiàn)策略進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞:氯化反應(yīng)自動化改造實(shí)現(xiàn)策略

中圖分類號:TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0097-01

縱觀當(dāng)前的化工企業(yè),其生產(chǎn)過程的自動化控制程度存在著較大的差異,有不少的中小型化工企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的自動化控制水平相對比較低,例如,不少化工生產(chǎn)設(shè)備缺乏安全聯(lián)鎖裝置、自動化控制裝置以及緊急停車自動控制系統(tǒng),不僅生產(chǎn)安全可靠性比較低,而且生產(chǎn)效率也不是非常理想。

1DCS系統(tǒng)和ESD系統(tǒng)

DCS(Distributed Control System,即分布式控制系統(tǒng))和ESD(Emergency Shutdown Device,即緊急停車系統(tǒng))是氯化反應(yīng)自動化控制方案常用的自動化控制和安全聯(lián)鎖方式。對氯化反應(yīng)控制等危險工藝自動改造過程中,必須要確保最為基本的安全水平,例如,改造過程中必須要有聯(lián)鎖停車功能、液位超高/超低自動報警功能、壓力異常報警功能、溫度異常報警功能。

第一,DCS系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)充分融合了系統(tǒng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)以及多媒體顯像技術(shù)等四種先進(jìn)技術(shù)為一體,能夠在一定程度上代表工業(yè)自動控制技術(shù)的發(fā)展水平。在應(yīng)用危險工藝自動改造中氯化反應(yīng)控制方案的過程中裝配DCS分散控制系統(tǒng)能夠有效提升生產(chǎn)設(shè)備的平穩(wěn)程度和控制精度,優(yōu)化了生產(chǎn)工藝指標(biāo),其生產(chǎn)自動化水平也得到了有效提升。DCS系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)作為一種典型的多級計算機(jī)系統(tǒng)工程,借助于通信網(wǎng)絡(luò)可以過程控制級組、監(jiān)控級組連接成為一個整體,特別適合于大規(guī)模的連續(xù)過程控制。

第二,ESD系統(tǒng)。相對于DCS系統(tǒng),ESD系統(tǒng)的安全級別要顯著高出不少,這主要是因?yàn)镋SD系統(tǒng)根據(jù)完全獨(dú)立的原則,所以它和DCS系統(tǒng)是相互獨(dú)立的。通產(chǎn)而言,ESD系統(tǒng)沒有進(jìn)行人為干預(yù)的必要性,因而一般情況下它處于靜態(tài)中。但是ESD系統(tǒng)作為一種安全保護(hù)系統(tǒng),它必須要實(shí)時動態(tài)監(jiān)測生產(chǎn)裝置的安全可靠性,因此它必須要具備高于生產(chǎn)過程控制的優(yōu)先等級。具體而言,如果化工生產(chǎn)裝置出現(xiàn)了緊急情況,則ESD系統(tǒng)可以直接下達(dá)保護(hù)聯(lián)鎖信號,而不需要DCS系統(tǒng)的“允許”,因此,可以更加快速地保護(hù)現(xiàn)場的生產(chǎn)設(shè)備,防止因?yàn)槭鹿饰吹玫接行Э刂贫斐筛蟮膿p失。在發(fā)生緊急情況時,相對于ESD系統(tǒng),操作人員需要在危急時刻做出判斷與相應(yīng)操作時,其不可靠性和滯后性非常顯著,根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計,如果操作人員需要緊急情況發(fā)生后的1min內(nèi)做出決策,其決策正確率僅為0.1%。由此可見,ESD系統(tǒng)設(shè)置則顯得非常必要。

2基本單元控制模式簡介

第一種模式:危險物體儲罐控制模式。首先,儀表控制設(shè)計。設(shè)計的具體要求主要體現(xiàn)在以下三個方面:(1)溫度儀表控制設(shè)計,主要包括遠(yuǎn)傳溫度指示儀表、就地溫度指示儀表,并且這兩種儀表具備溫度異常報警功能,對于具有加熱系統(tǒng)的則需要設(shè)計溫度調(diào)節(jié)功能。(2)流量儀表控制設(shè)計,主要在進(jìn)料管線和出料管線上面裝配流量儀表。(3)液位儀表控制設(shè)計,主要包括遠(yuǎn)傳液位指示儀表、就地液位指示儀表,另外,還具有液位過高/過低報警功能、過高/過低液位聯(lián)鎖功能。其次,安全控制裝置。設(shè)計的具體要求主要體現(xiàn)在以下7個方面:(1)裝配有阻燃式呼吸閥。(2)為了能夠讓罐內(nèi)氮封壓力維持在正常范圍內(nèi),裝配有氮封壓力調(diào)節(jié)。(3)超高液位聯(lián)鎖、液位過高/過低報警、液位遠(yuǎn)傳指示、液位現(xiàn)場指示、現(xiàn)場流量指示。(4)能夠進(jìn)行壓力指示和壓力異常報警,并與溫度聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)冷卻水地自動化噴灑。(5)裝配有有毒氣體濃度監(jiān)測報警設(shè)備與燃?xì)怏w濃度監(jiān)測報警設(shè)備。(6)裝配有溫度指示、溫度異常報警和溫度聯(lián)鎖設(shè)備。(7)裝配有泡沫滅火設(shè)備。

第二種模式:蒸餾塔系統(tǒng)控制模式。蒸餾的主要目的便是分離混合液,使其達(dá)到某種純度標(biāo)準(zhǔn),是目前最為常見的傳質(zhì)過程。參數(shù)調(diào)節(jié)主要包括回流量調(diào)節(jié)、加熱量調(diào)節(jié)、冷卻兩調(diào)節(jié)、釜液量調(diào)節(jié)、餾出量調(diào)節(jié)以及進(jìn)料量調(diào)節(jié)等方面,主要是調(diào)節(jié)回流比、回流罐液位、產(chǎn)品量、進(jìn)料量、塔釜液位以及壓力等參數(shù)。

3氯化反應(yīng)的優(yōu)化控制方案

目前一些企業(yè)依然采用人工或半自動的方法來控制反應(yīng)過程,依靠一定人工判別及控制。下面是某企業(yè)在自控改造前應(yīng)用的控制方案有以下幾點(diǎn)。

第一,反應(yīng)過程:在6000L反應(yīng)釜中加入水300kg,三氯甲烷1500kg,巰基吡啶鈉鹽300kg,攪拌冷卻到0℃,逐漸通入次氯酸鈉400kg并保溫反應(yīng)2h后得到氯化成品。

第二,流程控制敘述:此反應(yīng)控制僅對反應(yīng)釜夾套冷凍鹽水進(jìn)行調(diào)節(jié)和連鎖。受監(jiān)控參數(shù)主要為反應(yīng)釜內(nèi)壓力和溫度。控制方案為:根據(jù)溫度來調(diào)節(jié)冷凍鹽水流量,已到達(dá)保溫效果;當(dāng)溫度或壓力達(dá)到上線時,連鎖全開冷凍鹽水閥門。此自控方案無法滿足氯化反應(yīng)的監(jiān)控要求,安全聯(lián)鎖也不足以到達(dá)足夠的安全效果。針對以上不足,提出新的自控改造方案:首先,根據(jù)氯化反應(yīng)的工藝監(jiān)控參數(shù)以及反應(yīng)的危險性,在這里將設(shè)置雙儀表分別進(jìn)入DCS和 ESD系統(tǒng)進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)和安全聯(lián)鎖。其次,對氯化反應(yīng)釜溫度和壓力、氯化反應(yīng)釜攪拌速率、氯化劑進(jìn)料流量、冷卻系統(tǒng)中冷卻介質(zhì)的溫度、壓力等進(jìn)行監(jiān)控。

當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)溫度高、壓力高及電機(jī)故障時,ESD系統(tǒng)聯(lián)鎖控制冷凍鹽水閥門全開,切斷次氯酸鈉進(jìn)料。在反應(yīng)進(jìn)行時監(jiān)控次氯酸鈉的流速,瞬時調(diào)節(jié)流速;并累積其流量,當(dāng)達(dá)到一定量時,切斷進(jìn)料閥。此外,若氧化劑是氯氣等高毒物時,對于閥門的選型建議使用隔膜式閥門,以保證閥門關(guān)閉時不泄露。對于一個現(xiàn)代大型生產(chǎn)廠家來說,DCS系統(tǒng)已經(jīng)存在,只是需要補(bǔ)充一套ESD系統(tǒng)。儀表和閥門的維護(hù)也只是在日常工作中增加了一些工作量。相比其安全性,此投資還是比較有價值的。

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