氯化氫合成工序自動化改造總結

劉彩紅，李學偉

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305）

唐山三友氯堿有限責任公司隸屬于唐山三友集團，自2005年投產以來，現已發展為燒堿40萬t/a產能裝置。氯化氫合成工段現有14臺熱水式合成爐、3臺蒸汽式合成爐，針對實際生產狀況進行了多項自動化改造項目，改善了合成工序自動化程度低的落后局面。

1 氯化氫總管增加切斷閥

氯氫處理后的氯氣、氫氣在蒸汽石墨合成爐內燃燒，生成的氯化氫氣體經冷卻后，送往氯乙烯車間。常見事故有以下2種：其一，氯化氫主管壓力控制需低于55 kPa，當燒堿系統突然跳停時，導致前系統壓力驟然下降，使乙炔氣體反串至合成氯化氫主管，極易發生爆炸事故；其二，若氯乙烯混合器溫度持續上升，表明氯化氫氣體中游離氯含量超標，勢必影響氯乙烯合成工段生產安全。

為避免發生上述事故，在現有工藝基礎上進行自動化改造，提高安全操作系數。氯乙烯工序安裝氯化氫切斷閥，同時，分別在2個車間界區內氯化氫主管上安裝2處遠傳壓力表，監測主管壓力。其閥門及壓力顯示均進入氯乙烯車間DCS系統。并設置相關連鎖程序：2個壓力表同時低于10 kPa或混合器溫度低于控制溫度（夏季55℃，冬季60℃）時，連鎖切斷閥關閉。切斷閥關閉信號在燒堿主控室及合成控制畫面做出報警提示，燒堿系統操作人員發現切斷閥關閉后，立即執行緊急停車操作。

改造后的生產工藝可有效保障事故狀態下前后工序氯化氫氣體切斷的及時性，有效保證系統安全運行。改造后的工藝流程示意圖見圖1。

圖1 增加切斷閥后的工藝流程簡圖

2 進爐切斷閥改造

為保證安全生產，合成爐始終以過氫條件運行，在穩定燃燒時是安全的，當發生系統停車后，合成爐應確保原料氫氣、氯氣全部切斷，并迅速置換，一旦出現氫氣或氯氣經合成爐未切斷的管路互串問題就會發生爆炸事故。在每臺爐的進爐氫氣、氯氣、置換用氮氣管道分別安裝切斷閥，并設置如圖2表示的連鎖關系。電解槽全停或氮氣閥門打開時，每臺合成爐進爐氯氣、氫氣切斷閥連鎖關閉；在氫氣或氯氣之一切斷閥關閉時，另一切斷閥也連鎖關閉，同時，打開氮氣切斷閥。正常生產過程中，各項連鎖為投入狀態，一旦出現突發事故，DCS人員立即關閉進爐切斷閥，氮氣切斷閥自動打開，執行一系列連鎖動作，在迅速滅爐的同時，氮氣置換，保證系統安全。連鎖設置見圖2。

圖2 進爐切斷閥連鎖關系圖

3 吸收系統增加串級控制

在氯化氫合成工序生成氯化氫氣體的同時，用純水吸收氯化氫形成副產32%鹽酸。傳統工藝大多使用轉子流量計，但轉子易卡，會造成吸收系統溫度驟升以及氯化氫泄漏等危險。擴建后，采用電磁流量計，有效解決了吸收水斷流問題。

為保證氯化氫系統壓力平穩，合成工序設置氯化氫緩沖罐，一旦出現超壓現象，氯化氫緩沖罐壓力超過設定值，閥門自動打開，向公共吸收系統泄壓。在制酸過程中，約每100 m3氯化氫氣體需耗用純水0.3 m3。為提高自動化操作水平，在公共吸收系統氯化氫管道上安裝氯化氫流量表，將其流量值與吸收水流量構成自動串級控制，通過設置比例系數，自動調節公共膜吸的純水加入量，保證氯化氫氣體吸收的及時性。吸收系統串級控制示意圖見圖3。

圖3 吸收系統串級控制圖

4 自動倒爐操作

在合成工序日常生產過程中，存在送氣與制酸2個生產過程。生產負荷波動時，需將合成爐由送氣倒至做酸。傳統工藝需現場手動操作，與DCS人員聯系詢問進爐氣體配比、爐壓、溫度等各項參數，緩慢進行閥門倒換。該過程一旦操作不當，易造成系統過氫或過氯，爐壓過高等事故。

在送氣與制酸氯化氫管道上分別安裝自動調節閥，閥型選為事故關，倒爐過程由DCS人員手動進行，有效解決現場倒爐過程因無法監測參數導致的過氫或過氯事故，保證生產平穩運行。自動倒爐控制示意圖見圖4。

圖4 自動倒爐控制示意圖

5 增加數顯表監測

合成工序手動操作項多，現場人員需時刻注意爐壓、進氣流量、氯氫配比等各項控制參數。原有工藝已在單臺爐進氣調量閥處安裝流量表，現針對進爐氣體流量配比及爐壓2項參數安裝數顯表，便于操作人員的提降量操作，監測更直觀、更方便。

6 單臺爐冷凝酸量在線監測

在日常生產過程中，操作人員需定時對各合成爐進行放酸操作。在合成爐爐底放酸管處增加1個冷凝酸罐，并對其加設遠傳液位計，根據生產情況設置液位計高低報警。一旦合成爐出現漏水現象，必然導致冷凝酸罐液位迅速上漲，DCS人員可第一時間通過報警發現該異常現象，及時聯系相關人員采取措施。

7 結語

燒堿生產系統中合成工序自動化程度相對落后，勞動強度大、事故率較高。通過不斷改造，致力于提升自動化水平，力保生產穩定，提高合成系統安全操作系數，減少因人工操作不當所帶來的生產事故。