淺析環(huán)氧氯丙烷（ECH）生產(chǎn)工藝中氯化反應(yīng)自動化控制

吳義德（中藍(lán)連海設(shè)計(jì)研究院 江蘇連云港 222004）

一、引言

近年來，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局相繼下發(fā)《首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝目錄的通知》（安監(jiān)總管三［2009］116號）、《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布第二批重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝目錄和調(diào)整首批重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝中部分典型工藝的通知》（安監(jiān)總管三［2013］3號）等規(guī)范性文件，對化工企業(yè)涉及危險(xiǎn)化工工藝的裝置必須裝備自動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動控制技術(shù)，避免作業(yè)人員的誤操作引發(fā)事故，從本質(zhì)上提升生產(chǎn)裝置的安全度。

本文以ECH生產(chǎn)工藝中涉及的氯化反應(yīng)為分析對象，分析氯化反應(yīng)單元應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控的工藝參數(shù)，同時(shí)結(jié)合某廠家生產(chǎn)的實(shí)際情況，列舉說明氯化反應(yīng)釜如何實(shí)施自動化控制。

二、ECH生產(chǎn)工藝（甘油皂化法）

目前國內(nèi)外ECH工業(yè)化生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)工藝主要分為石油生產(chǎn)路線和生物質(zhì)生產(chǎn)路線，石油生產(chǎn)路線主要有丙烯高溫氯化法和醋酸丙烯酯法，丙烯醛法，丙酮法和氯丙烯直接環(huán)氧化法，甘油法屬于生物質(zhì)生產(chǎn)路線。

甘油法生產(chǎn)工藝以甘油、氯化氫為起始原料，在催化劑的作用下發(fā)生取代反應(yīng)，生成1,3-二氯-2-丙醇，之后加入液堿，經(jīng)環(huán)化反應(yīng)得到成品ECH。

三、ECH生產(chǎn)涉及的氯化反應(yīng)危險(xiǎn)有害因素分析

ECH生產(chǎn)過程中氯化反應(yīng)屬于危險(xiǎn)化工工藝，其危險(xiǎn)有害因素包括：爆炸、火災(zāi)、中毒和窒息、灼燙。

1.火災(zāi)、爆炸

氯化反應(yīng)需通入氯化氫氣體，若氯化氫流速過快，導(dǎo)致反應(yīng)速度加快，存在超壓危險(xiǎn)。同時(shí)通入氯化氫的裝置中必須設(shè)置緩沖罐，防止因?yàn)槁然瘹鋽嗔骰驂毫p小時(shí)，物料倒流進(jìn)入氯化氫儲存裝置與氯化氫反應(yīng)發(fā)生事故。

氯化反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，若設(shè)備冷卻系統(tǒng)的冷卻效果不好或出現(xiàn)冷卻故障，造成反應(yīng)劇烈、溫升過快，存在超壓爆炸的危險(xiǎn)。

氯化反應(yīng)涉及原料氯化氫引起的設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，對反應(yīng)器的材質(zhì)要求高，能耗大，氯化氫耗量高。若反應(yīng)器選材不當(dāng)或若未定期校驗(yàn)，長期作用腐蝕嚴(yán)重，容器爆炸物料泄漏，可導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸等事故。

氯化反應(yīng)溫度較高且本身屬于放熱反應(yīng)，若停泵停水過早，反應(yīng)器局部過熱、燒熔、穿孔，可能會導(dǎo)致可燃蒸汽（3-氯-1，2-丙二醇，環(huán)氧氯丙烷等）泄漏與空氣形成爆炸性混合物，存在火災(zāi)、爆炸、中毒、灼燙的危險(xiǎn)。

2.中毒和窒息

氯化設(shè)備材質(zhì)選用不當(dāng)或年久失修，設(shè)備腐蝕，HCl氣體泄漏，若操作工人未帶防護(hù)口罩、吸入，存在中毒、腐蝕口腔的危險(xiǎn)，對人眼和呼吸道粘膜有強(qiáng)烈的刺激作用。

中間產(chǎn)品一氯化物（3-氯-1，2-丙二醇）屬于劇毒品，若設(shè)備、管道、閥門泄漏且工人未帶防護(hù)口罩，極易中毒。

氯化反應(yīng)溫度較高且本身屬于放熱反應(yīng)，若停泵停水過早，反應(yīng)器局部過熱、燒熔、穿孔，可能會導(dǎo)致有毒氣體泄漏，導(dǎo)致中毒。

3.灼燙

氯化過程中，使用的原料氯化氫為腐蝕性物質(zhì)，對建筑物、設(shè)備、管道、儀表、電氣設(shè)施，均會造成腐蝕性破壞。氯化氫氣體泄漏易積聚于地表和坑洼處，不易擴(kuò)散，易腐蝕設(shè)備。

腐蝕性物質(zhì)（如鹽酸、氯化氫等）在輸送、貯存過程發(fā)生泄漏等，與皮膚、眼接觸可引起化學(xué)灼傷，吸入可引起急性呼吸道刺激癥狀。

反應(yīng)過程中用蒸汽加熱，因蒸汽泄漏、接觸熱的物料或熱的設(shè)備，有被燙傷的可能。

三、氯化工段重點(diǎn)監(jiān)控的工藝參數(shù)

結(jié)合某廠家6萬t/aECH裝置生產(chǎn)的實(shí)際情況，氯化單元需重點(diǎn)監(jiān)控的工藝參數(shù)包括：氯化氫緩沖罐的壓力，氯化反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力、液位。

1.氯化氫緩沖罐壓力值介于0-120KPa。

2.氯化反應(yīng)釜溫度值介于95-115℃，壓力值介于0-60KPa，釜內(nèi)液位＜90%。

四、氯化工段自動化控制

1.氯化氫緩沖罐采用壓力超高報(bào)警，高高限自動切斷氯化氫管道進(jìn)料來控制氯化反應(yīng)速率，具體參數(shù)如下：

氯化氫緩沖罐壓力高報(bào)警110Kpa，高高報(bào)警130Kpa。通過控制氯化氫氣體進(jìn)口管線上的氣動調(diào)節(jié)閥門控制氯化氫緩沖罐的壓力。超高自動聲光報(bào)警，超限報(bào)警同時(shí)聯(lián)鎖切斷氯化氫氣體進(jìn)口管線閥門。

2.氯化反應(yīng)釜采用溫度、壓力超高報(bào)警，超限自動切斷氯化氫管道進(jìn)料或加熱蒸汽，反應(yīng)過程同時(shí)控制釜內(nèi)液位，具體參數(shù)如下：

①氯化反應(yīng)釜壓力高報(bào)警30Kpa，高高報(bào)警35Kpa。通過控制氯化氫氣體進(jìn)料管線上的調(diào)節(jié)閥和開關(guān)閥，來實(shí)現(xiàn)對氯化反應(yīng)釜壓力的控制。超高自動聲光報(bào)警，超限報(bào)警同時(shí)聯(lián)鎖切斷氯化氫氣體進(jìn)口管線閥門。

②氯化反應(yīng)釜溫度高報(bào)警120℃，高高報(bào)警135℃。通過控制蒸汽管道調(diào)節(jié)閥和開關(guān)閥，實(shí)現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)。超高自動聲光報(bào)警，超限報(bào)警同時(shí)聯(lián)鎖切斷蒸汽進(jìn)口閥門。

③氯化反應(yīng)釜液位高報(bào)警85%，高高報(bào)警95%。通過控制倒料管線上的調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)液位的控制。

結(jié)束語

危險(xiǎn)化工工藝自動化控制的初衷是在現(xiàn)行生產(chǎn)裝置運(yùn)行的基礎(chǔ)上，通過增設(shè)自控系統(tǒng)以提升裝置的本質(zhì)安全度。因此自動化控制一方面應(yīng)滿足生產(chǎn)裝置的運(yùn)行要求，不能與裝置運(yùn)行規(guī)律相違背；另一方面自控系統(tǒng)應(yīng)切實(shí)可行，即確保危險(xiǎn)化工工藝裝置在無人操作的情況下能夠正常運(yùn)行，而非自控措施越多越好，適得其反。

[1]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.《首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝目錄的通知》2009.6.

[2]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.《安全評價(jià)（第三版）》.北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.

[3]中藍(lán)連海設(shè)計(jì)研究院.《連云港環(huán)海化工有限公司6萬t/a環(huán)氧氯丙烷項(xiàng)目安全驗(yàn)收評價(jià)》2014.6.