淺談氯化氫合成生產中自動化控制的應用

（天能化工有限公司，石河子市，832000）梁濤

淺談氯化氫合成生產中自動化控制的應用

（天能化工有限公司，石河子市，832000）梁濤

分析了在合成生產氯化氫中傳統控制模式存在的問題，介紹了自動化控制氯化氫合成生產的實例，說明了其存在的優勢以及氯氣、氫氣比值調節機制，最后對實施自動化控制的效果進行了闡述。希望能夠為氯化氫合成生產中自動化控制提供指導和借鑒。

自動化控制；氯化氫合成；應用

1 傳統控制方法存在的問題

傳統控制方法基本上通過人工來對設備進行操作，操作者一定要謹慎，要不然非常易于導致毒害物質泄漏，造成一定的威脅，設備的自動化程度相對較低。如果操作者的責任心不到位，當發生問題的時候無法及時作出妥善處理。

設備較多，HCl純度不穩定，不容易控制，這樣將影響到轉化生產的進行，使得產品質量受到影響。

鋼制夾套式合成爐制造流程中，外部氣溫將會對HCl產生嚴重的影響。伴隨節氣的更替，氣溫改變，將損壞到設備，從而對產量產生負面作用。

鋼制合成爐HCl中存在大量三價鐵離子，從而對產品質量造成很大影響；

合成爐運行過程中將會釋放出較多的熱量，操作環境條件惡劣。

有時候盡管氫氣合理的流量并未改變，然后其純度或將有所改變，Cl2與H2的配比可能早就改變了。

當H2流量波動劇烈的時候，要是負責HCl合成生產的操作人員并未在第一時間只能發現，或使用的解決方法不正確的時候，將導致H2的壓力迅速下降，要是不盡快選擇科學合理的方法，將導致Cl2過量，最終使得HCl的純度不達標，甚至導致下游工序過氯，發生安全生產事故。

HCl合成爐長時間運作以后，其視鏡上就會積累許多污物，這時職工觀察爐內氣體燃燒的火焰顏色將產生或多或少的誤差，最終使得HCl純度相對較低。

如果爐內HCl相對偏低，非常易于產生煙霧，使得火焰顏色發白，導致職工無法正確判定Cl2比例。要是Cl2過量，肯定將對生產安全產生嚴重威脅。

2 自動化控制系統

為解決上述一系列問題，企業在生產中引入了自動化控制系統，其中，包括2臺流量計；6臺自動控制閥；溫度與壓力傳感器各五臺；HCI在線分析儀與集散控制系統各兩套。以確保生產質量。

2.1 進合成爐Cl2和H2的流量配比控制

這個指標一般通過比值控制法來進行，進入H2的流量主要按照Cl2流量的改變，通過比值函數運算來控制（見圖1）。

圖1 Cl2和H2流量配比控制圖

2.2 進爐前Cl2和H2的穩壓控制

一般通過單回路閉環控制法，適當微調Cl2，以這種方法使Cl2的壓力處于穩定狀態；對H2的控制同樣通過該方法來進行。

2.3 夾套熱循環的水溫、氯化氫吸收水流量的控制兩個環節均通過單回路閉環控制法來進行。

2.4 異常情況下的安全聯鎖控制

緊急停車控制主要采用緊急停車的按鈕來進行，當發生異常時可以快速切斷進合成爐的Cl2和H2、HCI轉化工序，快速打開去吸收裝置，充分確保氯化氫完全吸收。

3 自動化控制系統的工藝與優勢

H2與Cl2分別經自動調節壓力閥進行穩壓，接著分別到達H2和Cl2緩沖罐。Cl2在出緩沖罐之后通過連鎖切斷閥，輸送至并聯的每一個合成爐，它們的入口配備的流量計與手動截止閥（1個）、自動調節閥（1個）串聯。H2在出緩沖罐之后通過連鎖切斷閥，輸送至每一個并聯的合成爐，后者入口配備的流量計與手動截止閥（1個）、自動調節閥（1個）串聯，按照Cl2流量自動調節閥將進行自動調節。在H2自動調節閥位置并聯著一個口徑較小的H2自動調節閥，在產品出口部位配置了分析儀，負責調控口徑較小的H2自動調節閥的流量，同時還能夠進行自動顯示，這樣就是的整個生產環節十分直觀。

自動調節閥為調節流量創造了條件。小口徑閥的流量主要利用成分信息來進行控制。發生異常情況時，連鎖切斷閥將自動切斷H2與Cl2，防止引發事故。當原料的工藝指標改變的時候，系統能夠充分確保HCl質量，確保設備順利運行。新控制模式的引入，不僅減小了勞動力成本，而且提高了效率。

4 H2與Cl2比值調節設備、流程與具體操作

4.1 選擇合適的H2、Cl2流量計與流量調節閥型號

為確保比值調節系統順利運行，自動調節H2與Cl2流量比值。采用單座的H2、Cl2流量調節閥，柱塞式的DN80，流開、等百分比。不僅如此，需要使用彎管的流量計。

4.2 比值自動調節流程

具體流程見圖2，實時監控H2與Cl2的配比，比值調節的乘法系數為靜態的比值系數。單回路調節與雙循，，按鈕應切換到調節系統。

比值調節系統操作流程如下所示，在開車時，首先將H2與Cl2調節閥（FV_5452FV_5451）打開，將HV_5459與HV_5458切斷，然后實施置換分析，達標以后實施人工點火。接著通過人工的方式來調節H2、Cl2閥，然后觀察火焰顏色，接著繼續調節，直到其流量滿足生產需求為止。通過手動方式對FV_5451與FV_5452的閥位輸出進行調節，使H2、Cl2流量滿足需要。接著完全打開人工閥，并完成調節系統由“手動”至“自動”的切換，一直至動態比值系數滿足需要為止，然后完成比值開關從“常規”至“比值”的切換，最終實現系統的穩定控制。

圖2 合成爐比值制動調節流程圖

5 實施效果

經過使用，自動化控制穩定運行，未發生因出現過氯而造成停車的問題，其熱輻射明顯下降，熱量排放不斷下降，工作環境條件明顯改觀；過氯的次數明顯下降，使得HCl泄漏減小，外排氣體滿足相關要求；勞動力成本明顯減小。

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1008-0899（2016）12-0053-02