氯化氫合成生產(chǎn)中制酸工序DCS控制方法開發(fā)與應(yīng)用

王 飛，安豐穎（新疆天業(yè)集團天能化工有限公司，新疆 石河子 832000）

天能化工有限公司45萬t/a聚氯乙烯項目中氯化氫合成制酸工序存在人工操作耗時長、效率低、操作步驟多、易出現(xiàn)操作失誤造成系統(tǒng)不穩(wěn)定等問題。針對這些問題，通過對操作過程進行全面分析，研究DCS控制技術(shù)，實現(xiàn)正常生產(chǎn)及異常生產(chǎn)中制酸工序操作的智能化控制，形成一套關(guān)鍵參數(shù)控制、異常工況平穩(wěn)切換和精準(zhǔn)操作的控制方法。

1 工藝流程敘述

合成爐生產(chǎn)的氯化氫氣體 （溫度 （TI-5103）在40℃以下）從合成爐的冷卻器底部導(dǎo)出，氯化氫出口壓力（爐壓）≤65 kPa（設(shè)定值）），進入氯化氫分配臺，由分配臺上調(diào)節(jié)閥（送往降膜吸收器吸收產(chǎn)鹽酸）、（送往下游工序合成生產(chǎn)PVC）控制氯化氫去向。當(dāng)生產(chǎn)中氯化氫合成下游崗位出現(xiàn)生產(chǎn)異常不需要氯化氫氣體時，合成氯化氫氣體送往制酸工序，氯化氫氣體在吸收裝置中生產(chǎn)鹽酸，此過程俗稱改吸收。

制酸工序過程中同時關(guān)閉調(diào)節(jié)閥（送往下游工序合成生產(chǎn)PVC）至全關(guān)，開打調(diào)節(jié)閥（送往降膜吸收器吸收產(chǎn)鹽酸）至調(diào)整到設(shè)定爐壓值，過程中爐壓≤65 kPa（設(shè)定值），且爐壓大于氯化氫總管壓力，氯化氫合成工藝流程示意圖見圖1。

2 技術(shù)背景

氯化氫合成生產(chǎn)過程中涉及到氫氣、氯氣、氯化氫等危險氣體，傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中自動化程度較低，制酸操作經(jīng)歷了現(xiàn)場純手動操作（操作閥門為手動控制閥）——遠程手動操作（操作閥門為氣動控制閥）。現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺陷：一是合成爐爐壓調(diào)解不及時，造成進爐氫氣、氯氣配比失調(diào)，制酸時若尾氣塔含氫超標(biāo)易形成爆炸性混合氣體，影響設(shè)備安全；制酸時若尾氣塔含氯超標(biāo)，吸收不完全，會造成大氣污染；二是總管氯化氫壓力小于爐壓，造成總管氯化氫氣體倒壓回到合成爐及吸收塔，甚至使乙炔氣反串至合成氯化氫主管，極易發(fā)生爆炸事故；三是氯化氫制酸工序自動化程度相對落后，勞動強度大、事故率較高、因工人操作不當(dāng)帶來的生產(chǎn)事故時有發(fā)生。

圖1 氯化氫合成生產(chǎn)工藝流程示意圖

3 氯化氫合成制酸工序DCS控制方法

該公司在2016年年初確定開發(fā)一鍵完成制酸工序操作的DCS控制方法，組織專業(yè)研發(fā)人員，于同年年底完成項目開發(fā)調(diào)試并應(yīng)用生產(chǎn)，控制邏輯圖見圖2。

氯化氫生產(chǎn)中一鍵完成制酸工序操作的DCS控制方法，是在氯化氫中控操作平臺設(shè)置一鍵制酸啟動按鈕（或程序根據(jù)異常參數(shù)設(shè)定值自動判定），其程序步驟如下：

（1）開始制酸。中控按下一鍵制酸啟動按鈕（或程序根據(jù)異常參數(shù)設(shè)定值自動判定），DCS系統(tǒng)自動檢測啟動軟鍵FL-GXSX=ON，若程序啟動正常進入下一步，否則啟動程序結(jié)束；

（2）去吸收調(diào)節(jié)閥PVXXXA、送氣調(diào)節(jié)閥PVXXXXB互鎖自動解鎖。SQXSF.MODE=MAN，計算吸收水調(diào)節(jié)閥設(shè)定值：PVXXXXA.SV=FXXXXA.PV*2/BZSD.SV，吸收水調(diào)節(jié)閥狀態(tài)自動：PIXXXX.MODE=AUT；BZSD為吸收水調(diào)節(jié)閥設(shè)定值賦值；

（3）送氣調(diào)節(jié)閥手動。PVXXXXB1.MODE=MAN，吸收調(diào)節(jié)閥手動：PVXXX.MODE=MAN；

（4）吸收調(diào)節(jié)閥設(shè)定值計算。PVXXXXA.SV=PIXXXX.PV=SDPXXXX.SV，吸收調(diào)節(jié)閥給定初始閥位：PVXXXXA.MV=FWCS23A.SV，送氣調(diào)節(jié)閥設(shè)定值：PVXXXXB1.SV=XSSD23B.SV；

（5）送氣調(diào)節(jié)閥自動。PVXXXXB1.MODE=AUT，吸收調(diào)節(jié)閥自動：PVXXXXA.MODE=AUT；

（6）吸收調(diào)節(jié)閥設(shè)定值小于吸收調(diào)節(jié)閥設(shè)定值的賦值時進入下一步，否則等待。PVXXXXA.SV＜XS23A.SV；

（7）當(dāng)吸收調(diào)節(jié)閥閥位等于吸收調(diào)節(jié)閥設(shè)定值時進入下一步。PVXXXXA.SV=PVXXXXA.SV；

（8）送氣調(diào)節(jié)閥閥位小于送氣調(diào)節(jié)閥設(shè)定值的賦值時進入下一步，否則等待。PVXXXXB.MV＜XSFW23B.SV；

（9）送氣調(diào)節(jié)閥手動。PVXXXXB1.MODE=MAN，當(dāng)送氣調(diào)節(jié)閥關(guān)閉時進入下一步：PVXXXXB1.MV=0%；

（10）送氣電磁閥關(guān)閉。 KVXXXB=OFF；

（11）吸收調(diào)節(jié)閥設(shè)定值等于該閥的設(shè)定值賦值。PVXXXA.SV=XSZ23A.SV，送氣調(diào)節(jié)閥設(shè)定值等于該閥的設(shè)定值賦值：PVXXXXB.SV=XSZ23B.SV，吸收調(diào)節(jié)閥狀態(tài)自動：PVXXXXA.MODE=AUT；

（12）吸收調(diào)節(jié)閥、送氣調(diào)節(jié)閥自動連鎖。SQXSF.MODE=AUT，啟動軟鍵復(fù)位FL-SQX=OFF，制酸程序結(jié)束。

圖2 控制邏輯圖

4 結(jié)語

氯化氫生產(chǎn)中制酸工序的DCS控制方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：

（1）提供了一種氯化氫生產(chǎn)中一鍵完成制酸工序的DCS控制方法；

（2）使合成爐爐壓及時、穩(wěn)定調(diào)解，避免了進爐氫氣、氯氣配比失調(diào)造成的安全隱患；

（3）可有效避免總管氯化氫壓力小于爐壓，總管氯化氫氣體倒壓回到合成爐及吸收塔的安全隱患；

（4）操作簡便、自動化程度高、安全系數(shù)高、穩(wěn)定性好，真正實現(xiàn)了氯化氫制酸工序的自動化控制，不僅降低了勞動強度，而且降低了生產(chǎn)成本。

該套控制程序的應(yīng)用為氯化氫合成工序最復(fù)雜繁瑣的操作縮短了時間，將原操作完成時間由單人操作單臺合成爐7～10 min（按兩名操作人員同時操作，每人5臺合成爐，總用時30 min以上），縮短至單人4 min以內(nèi)完成操作。

可廣泛應(yīng)用于氯化氫合成制酸工序的DCS控制工藝中，包括異常情況緊急改吸收制酸，正產(chǎn)情況下氯化氫合成爐停車切換改吸收制酸，使用范圍更廣，且首次提出了時效性（能夠按生產(chǎn)要求合理控制制酸操作完成時間），這點在化工生產(chǎn)上下游聯(lián)動協(xié)調(diào)控制上很重要。