離子膜燒堿配套蒽醌法雙氧水生產(chǎn)的連鎖設計與應用

謝仲陽

（廣西柳化氯堿有限公司，廣西 柳州 545600）

蒽醌法生產(chǎn)雙氧水是目前的主流工業(yè)生產(chǎn)方法，以鈀為催化劑的固定床工藝已成為雙氧水生產(chǎn)發(fā)展的方向，廣西柳化氯堿公司的生產(chǎn)裝置就采用了該生產(chǎn)工藝，10萬t/a 裝置由黎明化工研究設計院設計。

該公司2套生產(chǎn)裝置由不同的設計院設計，在2個系統(tǒng)氫平衡的問題上連鎖邏輯設計是真空的，為此，根據(jù)公司的生產(chǎn)實際情況，做出了符合安全生產(chǎn)要求的設計并投入應用。

1 離子膜燒堿中氯氫系統(tǒng)連鎖、氯化氫合成系統(tǒng)及雙氧水供氫系統(tǒng)概述

1.1 離子膜燒堿中氯氫系統(tǒng)連鎖

從電解槽出來的濕氯氣，一般溫度較高，并伴有水蒸氣及鹽霧等雜質(zhì)。干燥氯氣前，通常先使氯氣冷卻，除去大部分水蒸氣，然后，用干燥劑進一步除去水分。干燥后的氯氣經(jīng)過壓縮，送到氯氣分配臺再分送給后續(xù)的液氯包裝、氯化氫合成工序。

從電解出來的氫氣，其溫度稍低于電解槽槽溫，并含有飽和水蒸氣，還帶有鹽和堿的霧沫，所以應進行冷卻和洗滌，冷卻后的氫氣由氫氣壓縮機壓縮到一定的壓力后，經(jīng)氫氣分配臺分送到后續(xù)的雙氧水、氯化氫合成工序。

電解槽與氯氫系統(tǒng)連鎖邏輯關系見圖1。

圖1 電解槽與氯氫系統(tǒng)連鎖邏輯關系圖

電解槽全停時，氯壓機和氫壓機全停、氯氣總閥和氫氣總閥全關。

1.2 氯化氫合成系統(tǒng)

從氯氣分配臺來的氯氣和從氫氣分配臺來的氫氣在合成爐底部燃燒器燃燒，并通過比值調(diào)節(jié)控制氫氣與氯氣的摩爾比為1.25∶1.00～1.35∶1.00（理論上為1.05∶1.00～1.10∶1.00），燃燒后，合成氣溫度可以達到1 300 ℃以上。生產(chǎn)工藝圖見圖2。

圖2 氯化氫合成系統(tǒng)生產(chǎn)工藝圖

從圖2可以看出，比值調(diào)節(jié)中是利用氯氣的量來控制氫氣的量，以達到氯氫在合成系統(tǒng)中的平衡，保證安全生產(chǎn)。

電解槽全停時，進HCl 合成爐的FV-5451B 和HV-5458B（氯氣）、FV-5452B 和HV-5459B（氫氣）閥全關，HV-5462B 打開，注入氮氣置換合成爐內(nèi)混合氣體。

1.3 雙氧水供氫系統(tǒng)

從氫氣分配臺來的氫氣經(jīng)過氫壓機二次加壓達到0.35～0.40 MPa 后，經(jīng)手動遙控閥HV-5482調(diào)節(jié)送到到雙氧水生產(chǎn)工序，氫壓機出口安裝有回流調(diào)節(jié)閥以保證前后工序的氫壓力平衡。氫壓機采用單獨的西門子S7-200PLC 控制，通過MODBUS 協(xié)議與浙大中控ECS-100DCS 通訊，顯示整個機組的關鍵控制點和運行狀態(tài)。

2 2套生產(chǎn)裝置氫平衡時存在的問題

（1）電解槽全停時，氯壓機及氫壓機全停，但送雙氧水的氫壓機由于是在氫氣分配臺之后（屬于雙氧水的設計范疇），并沒有參與到電解槽的連鎖中，因此不會跳停，會繼續(xù)抽負管道，存在著生產(chǎn)安全隱患。

（2）雙氧水突然跳停時，盡管有分配臺與送雙氧水氫氣總管的回流閥PV-5481調(diào)節(jié)壓力，但送雙氧水氫氣總管壓力還是會突然增加，回流閥的調(diào)節(jié)并不能迅速降低總管壓力，設計中，沒有壓力超高報警及放空、連鎖跳車等邏輯設計，存在著生產(chǎn)安全隱患。

（3）當回流閥PV-5481故障或其他原因導致分配臺壓力過低時，沒有設計相關的放空或停車連鎖，無法保證HCl 合成爐的安全生產(chǎn)，存在較大的安全隱患。

3 2套生產(chǎn)裝置之間的氫平衡連鎖設計與應用

根據(jù)一年多運行中，存在的問題，工藝和自動化專業(yè)人員對氫平衡系統(tǒng)進行了改造，設計出新的連鎖邏輯方案，經(jīng)過調(diào)試，達到設計要求后投入到實際應用中。新設計連鎖方案見圖3。

圖3 新設計的連鎖方案

（1）電解全停后，送雙氧水的2臺氫壓機也必須停止，并關閉HV-5482遙控閥門起到雙保險的作用，再輸送1個信號到雙氧水主控室告知電解槽全停，雙氧水根據(jù)緊急停車步驟有序停車；在這里的連鎖停車中，就要用到氫壓機PLC 與DCS 通過MODBUS 通訊采集的啟/停動作輸出信號，所以，在選PLC 時需預留通訊端口，并要求設備廠家在出廠時配置有MODBUS 控制協(xié)議的通訊編程，提供詳細的數(shù)據(jù)存儲地址，方便DCS 讀取，這是在采購設備時必須注意的技術細節(jié)。

（2）雙氧水跳車時，送雙氧水氫壓機全停并關閉HV5482遙控閥，在分配臺處增加的放空閥緊急打開GCFF75%的位置（這是根據(jù)運行經(jīng)驗得出的），以保證氫氣分配臺的壓力不超壓和不低于70 kPa，讓HCl 合成爐能繼續(xù)安全生產(chǎn)；送雙氧水氫氣總管增加1個壓力檢測點（PI-5483）和超壓放空閥（HV-5483）連鎖，當后續(xù)工序出現(xiàn)問題導致超壓時，放空閥打開，以保證氫氣總管壓力在安全范圍。

（3）氫氣分配臺的壓力檢測采用雙壓力檢測，二者同時滿足壓力低于70 kPa 時（二選二的邏輯關系），送雙氧水氫壓機全停并關閉HV-5482遙控閥；回流閥采用故障狀態(tài)處于完全打開位置的工作形式并配置好旁路手閥，以保證閥門故障時氫氣能循環(huán)回到分配臺，確保HCl 合成爐安全生產(chǎn)。

（4）硬件和軟件改造后，在DCS 中編程下載進行調(diào)試，新設計的連鎖邏輯方案解決了2套生產(chǎn)裝置氫平衡時存在的問題，滿足了安全生產(chǎn)的要求。

4 結語

離子膜燒堿配套雙氧水生產(chǎn)是近發(fā)展起來的一種新配套生產(chǎn)模式，利用電解出來的高純度氫氣，可以充分節(jié)約雙氧水的生產(chǎn)成本。2套生產(chǎn)裝置聯(lián)產(chǎn)最主要的就是氯氫平衡的問題，氯氣的消耗必須配套，例如氯化石蠟的生產(chǎn)裝置。工藝不同，設計就不同，2套不同的裝置需要聯(lián)產(chǎn)時，就會存在設計的遺漏，需彌補設計的不足、完善優(yōu)化工藝以滿足安全生產(chǎn)。