氯化氫石墨合成爐自控及聯鎖要求

劉仍禮，夏 斌

（南通星球石墨設備有限公司，江蘇 南通 226541）

氯化氫石墨合成爐自控及聯鎖要求

劉仍禮，夏 斌

（南通星球石墨設備有限公司，江蘇 南通 226541）

介紹了二合一氯化氫石墨合成爐的工藝特點、自控及聯鎖要求，可以實現DCS集中控制，自動點火、現場無人值守，并針對性地提出了氯化氫石墨合成爐的自控及聯鎖的要點。

石墨；氯化氫；合成爐；自控

生產鹽酸及聚氯乙烯的原料氯氣、氫氣的制取均采用合成法。干燥的氯氣經穩壓閥穩定壓力在設定值進入氯氣緩沖罐，干燥的氫氣經穩壓閥穩定在設定值進入氫氣緩沖罐，氫氣與氯氣以設定好的比例值進入合成爐進行燃燒反應，合成氯化氫。合成的氯化氫氣體經三段循環水冷卻，高溫段經熱鍋爐水冷卻，最后溫度降到45℃以下。氫氣與氯氣流量分別自動檢測并由比例調節器自動跟蹤調節，確保氯氫配比，合成氯化氫。

多年來，中國合成氯化氫裝置一直采用鋼制水夾套合成爐、鋼制空氣冷卻管和石墨冷卻器，雖然該合成爐制造加工方便，傳熱效率高且成本低，但由于操作不當等因素，合成爐局部常發生高溫腐蝕或低溫氫去極化腐蝕[1]。所以，開發出新型的氯化氫合成爐工藝并研究其自控及聯鎖要求是目前急需解決的問題。

1 氯化氫石墨合成爐工藝簡介

該氯化氫石墨合成爐工藝特點是：操作在負壓下進行，合成冷卻及吸收都在爐內完成。由氫氣處理工序來的氫氣經氫氣穩壓閥、氫氣緩沖罐穩定壓力再經孔板流量計計量自動閥控制后，與由氯氣處理工序來的經氯氣穩壓閥、氯氣緩沖罐穩定壓力再經孔板流量計計量自動閥控制的氯氣以1.05∶1的摩爾比，進入氯化氫合成爐，在燈頭上燃燒，生成的HCl氣體從石墨合成爐頂部經冷卻器冷卻至常溫后送VCM等工序使用，開、停爐及停用HCl時，氯化氫去吸收系統制成鹽酸，成品酸從吸收塔底部出來進入鹽酸儲槽。

（1）氯化氫石墨合成爐，爐體與石墨換熱塊之間采用新型密封材料，密封力利用膨脹節、壓力補償等裝置消除溫度變化時的應力；（2）爐體合成段分多段冷卻：有石墨接口部分采用循環水或循環純水冷卻，解決了密封墊熱膨脹易泄漏問題；（3）合成爐高溫區采用鍋爐給水冷卻副產蒸汽，因水質較好，石墨表面不易結垢，既增加了效益，又延長了石墨設備的使用壽命；（4）主體石墨部分嚴格按A4類非金屬壓力容器設計制造，高溫高壓夾套外殼按A類金屬壓力容器設計制造，設備在公司內組裝、試壓。

2 自控及聯鎖要求

不論采用何種方式制取氯化氫，大部分都采用手動和自動調節氯氣和氫氣比例[2]。二合一石墨合成爐系統副產蒸汽，實現DCS集中控制，自動點火、現場無人值守。

2.1 控制回路說明

控制方案充分考慮了HCl合成爐生產特點，可以根據實際生產情況方便靈活地進行手、自動切換，主要包括以下部分。

（1）氯氣、氫氣的穩壓全自動控制系統

平衡離子膜來氯氣、氫氣及分配，保證進合成爐氯氫壓力穩定，避免進合成爐氯氫流量波動。

（2）氯氣和氫氣的比值調節系統

控制可以從Cl2、H2單回路PID控制無擾動切換到Cl2、H2比值（FFIC）控制。自動實現Cl2流量跟蹤調節，避免H2流量及壓力波動而產生游離氯。

（3）吸收水自動控制系統

直觀地用稀酸溫度來控制吸收水流量，達到控制鹽酸濃度的目的，避免尾氣塔溫度過高。

（4）合成爐自動點火系統

點火啟動為完全獨立的單元系統，包括低壓高能點火裝置、氫氣控制裝置、空氣控制裝置及保護裝置，當點火成功后發訊給DCS，由DCS控制氫氣量的不斷加強，點燃大火。

點火未成功時，同樣發訊給DCS，由DCS再次作開車前的準備。點小火不成功的概率在1%以下。

點火系統需耐腐蝕、耐高溫特殊材料設計，具有相對高的使用壽命。采用紫外、等離子、等傳導特有的3項復合技術手段來保證檢測小火的有效性，給安全點燃大火提供強有力的保證。

2.2 自動聯鎖保護系統

該裝置應設有：氫氣壓力低、氯氣壓力低、冷卻水流量低、汽包壓力、汽包液位、氫氣流量與氯氣流量比值聯鎖、在線火焰聯鎖保護等在線檢測保護，當聯鎖條件滿足時，立即執行停車保護程序，進行自動充氮氣保護。

為裝置的環保和安全以及保護設備考慮所必須的安全聯鎖系統，主要包括以下方面。

（1）緊急停車及意外聯鎖

可以在發生意外停車時緊急啟動聯鎖，可以根據具體聯鎖信號使合成爐聯鎖停車或轉換成制酸工藝。

（2）火焰熄滅聯鎖

通過火焰探測器對單臺合成爐火焰全程監控，發現火焰不正常時及時報警甚至緊急停車。

（3）循環水流量聯鎖

保證循環水的壓力流量正常供應，當發生異常情況時給予及時的處理。

（4）氮氣壓力聯鎖

保證氮氣壓力不正常時禁止點爐。

（5）儀表空氣及壓力聯鎖

通過對空氣壓力全程監控，在儀表空氣壓力不正常時及時報警，甚至緊急停車。

（6）氯氣、氫氣及氮氣閥門的安全狀態聯鎖

通過對閥的狀態進行監控，發現不正常時報警及禁止點爐。

（7）合成爐頂壓力聯鎖

通過對合成爐HCl出口壓力進行監控，發現壓力不正常時及時報警，甚至啟動緊急聯鎖停車，或者作相應的緊急處理。

（8）合成爐頂溫度聯鎖

通過對合成爐HCl出口溫度進行監控，發現溫度不正常及時報警甚至緊急聯鎖停車。

3 結語

自控及聯鎖裝置與傳統的人工控制方法相比，其控制功能盡可能集中。通過優化工藝路線，使其自動調節系統。為了減小滯后，自動調節閥與合成爐的距離應盡可能的小。數據信號可接入DCS實現在線監控。目前，氯化氫石墨合成爐的自控及聯鎖已經廣泛應用于氯化氫的系統裝置中。

［1］熊潔雨，王國軍，馬海燕，等.二合一氯化氫石墨合成爐系統設備的優化設置.現代化工，2006（26），57.

［2］催昭梁，張建華.氯化氫合成自控運行的探討.儀表與自動化，2005（8），32.

Automatic control and interlocking requirements of hydrogen chloride graphite synthetic furnace

LIU Reng-li，XIA Bin

（Nantong Xingqiu Graphite Equipment Co.,Ltd.,Nantong 226541，China）

This paper introduces the technology features of two in one hydrogen chloride graphite synthetic furnace,automatic control and interlock requirements,DCS can achieve centralized control,automatic ignition,unattended,and put forward the control and interlock requirements of graphitic synthetic furnace of hydrogen chloride.

graphite；hydrogen chlorine；synthetic furnace；automatic control

TQ124.4+2

B

1009-1785(2017)10-0034-02

2017-03-14