氯化氫合成工序技術(shù)改造總結(jié)

曹占國，陳福新，劉彩紅

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

氯化氫合成工序技術(shù)改造總結(jié)

曹占國，陳福新，劉彩紅

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

介紹了唐山三友氯堿有限責(zé)任公司在氯化氫合成工段進(jìn)行的多項技術(shù)改造，改造后改變了傳統(tǒng)的手動控制模式，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動化操作，確保生產(chǎn)安全平穩(wěn)運行。

氯化氫合成；遠(yuǎn)程控制；安全生產(chǎn)

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司隸屬于唐山三友集團，現(xiàn)有燒堿生產(chǎn)規(guī)模50萬t/a。作為?；髽I(yè)，公司發(fā)展始終堅持將安全生產(chǎn)放在首位，不斷優(yōu)化工藝，提高生產(chǎn)水平。

氯化氫合成工序生產(chǎn)過程涉及到氫氣、氯氣、氯化氫等危險氣體，因傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中自動化程度較低，大多數(shù)氯堿企業(yè)為便于生產(chǎn)控制，均將合成崗位設(shè)置在生產(chǎn)區(qū)域以內(nèi)。該公司為提高生產(chǎn)安全性，改善職工工作環(huán)境，結(jié)合生產(chǎn)實際從氣量調(diào)節(jié)、純度分析、聯(lián)鎖保護設(shè)置等多方面進(jìn)行全方位自動化程度提升，最終實現(xiàn)合成系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，為生產(chǎn)崗位遠(yuǎn)離生產(chǎn)裝置區(qū)域提供工藝基礎(chǔ)，引領(lǐng)氯化氫合成工藝進(jìn)入自動化生產(chǎn)的全新領(lǐng)域，有利保障了生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運行。

1　　工藝簡介

來自氯氫處理工序合格的氯氣、氫氣按1∶1.05～1∶1.1的比例進(jìn)入石墨合成爐，其中氯氣進(jìn)入石英燈頭內(nèi)層，氫氣進(jìn)入石英燈頭外層，在燈頭頂部燃燒，生成的熱量由夾套內(nèi)的純水及塊孔換熱器內(nèi)的循環(huán)水移走，冷卻后的氯化氫氣體經(jīng)緩沖罐送往氯乙烯車間。

根據(jù)生產(chǎn)需要，部分氯化氫氣體依次進(jìn)入一級石墨吸收器、二級石墨吸收器、尾氣吸收塔，自下而上被水吸收生成鹽酸，不溶氣由風(fēng)機進(jìn)行排空。氯化氫合成過程中產(chǎn)生的反應(yīng)熱由純水帶走，經(jīng)過蒸汽閃蒸罐產(chǎn)生的低壓蒸汽送往各下游用戶，工藝流程示意圖見圖1。

圖1　　工藝流程簡圖

2　　問題分析

2.1手動調(diào)節(jié)滯后

合成爐是氯化氫合成過程的主要設(shè)備，傳統(tǒng)工藝中進(jìn)爐氣量、爐體冷凝酸排放、合成爐送氣、制酸的倒換，均為現(xiàn)場人員手動控制，這為現(xiàn)場操作室遠(yuǎn)離生產(chǎn)區(qū)域帶來很大困難，一旦生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生波動，氣體壓力不穩(wěn)定，便無法進(jìn)行及時有效的負(fù)荷調(diào)整。

2.2人工分析次數(shù)頻繁

日常生產(chǎn)過程中，氯化氫與鹽酸的指標(biāo)控制尚無在線分析儀表，均需要人工取樣分析。為滿足生產(chǎn)系統(tǒng)氯平衡需求，合成調(diào)量次數(shù)較多，進(jìn)而造成指標(biāo)分析次數(shù)增多，勞動強度加大。

2.3聯(lián)鎖保護系統(tǒng)缺失

對比自動化程度較高的電解裝置，合成工序在傳統(tǒng)工藝中未設(shè)置相關(guān)聯(lián)鎖保護。前后系統(tǒng)的氣體輸送一旦出現(xiàn)問題，勢必造成合成工序氣體壓力的大幅波動。例如后系統(tǒng)突然停車，氯化氫總管壓力升高，會造成合成爐憋壓，防爆膜炸裂等事故；前系統(tǒng)突然停車，氫氣壓力下降快于氯氣系統(tǒng)，導(dǎo)致合成爐內(nèi)氯氣量過高，影響氯乙烯轉(zhuǎn)化過程的安全進(jìn)行［1］。為避免事故的發(fā)生，保護設(shè)備的正常運行，需完善合成工序聯(lián)鎖保護系統(tǒng)。

3　　技術(shù)改造

3.1進(jìn)爐氣量自動調(diào)節(jié)

每臺爐的進(jìn)爐氫氣、氯氣切斷閥后分別安裝自動調(diào)節(jié)閥。并通過氫氣與氯氣的比值控制，實現(xiàn)進(jìn)爐氣量的自動調(diào)節(jié)。

開車初期，先將自動閥打至一定開度，點爐成功后，現(xiàn)場人員與DCS人員聯(lián)系，調(diào)節(jié)氯氣自動閥，同時現(xiàn)場緩慢打開手動閥門，氫氣流量則與氯氣構(gòu)成比值自動調(diào)節(jié)，待現(xiàn)場手動閥門全開后，交由DCS人員進(jìn)行提量操作。進(jìn)爐氣量的自動調(diào)節(jié)有效保障了生產(chǎn)波動過程中合成工序負(fù)荷調(diào)整的及時性與準(zhǔn)確性。改造后單爐進(jìn)氣控制模式見圖2。

圖2　　進(jìn)爐氣量自動調(diào)節(jié)

3.2合成爐排酸自動控制

日常生產(chǎn)過程中，氯氣、氫氣在爐內(nèi)燃燒，因原料氣含水、氫氣含氧以及循環(huán)水滲漏等原因，在爐內(nèi)產(chǎn)生部分冷凝酸，需由現(xiàn)場操作人員定期進(jìn)行外排。

為降低工人勞動強度，對原有排酸管線進(jìn)行改造，利用合成爐氯化氫系統(tǒng)的壓力和U型管道連通器原理進(jìn)行自流排酸，使用液位開關(guān)檢測U型管道內(nèi)液位，及時聯(lián)鎖切斷或打開自動切斷閥，避免氯化氫氣體因超壓破壞U型排酸作用和溢出，實現(xiàn)了合成爐冷凝酸自動排酸，無需人工頻繁操作，確保了排酸過程中合成爐的安全穩(wěn)定運行，該項改造已申請國家專利，專利號為ZL201320307540.5。流程圖見圖3。

圖3　　合成爐排酸自動化

3.3倒?fàn)t操作遠(yuǎn)程切換

合成工序日常生產(chǎn)過程中存在送氣與制酸2種生產(chǎn)過程。生產(chǎn)負(fù)荷波動時，需將合成爐由送氣倒至制酸?，F(xiàn)場人員手動倒?fàn)t過程中，需與DCS人員聯(lián)系詢問進(jìn)爐氣體配比、爐壓、溫度等各項參數(shù)，緩慢進(jìn)行閥門倒換。該過程一旦操作不當(dāng)，易造成系統(tǒng)過氫或過氯，爐壓過高等危險事故。

改造后，送氣與制酸氯化氫管道上分別安裝自動調(diào)節(jié)閥，閥型選為事故關(guān)，倒?fàn)t過程由DCS人員手動進(jìn)行，有效解決因現(xiàn)場倒?fàn)t過程因無法監(jiān)測參數(shù)導(dǎo)致的過氫或過氯事故，保證生產(chǎn)平穩(wěn)運行。具體控制見圖4。

圖4　　自動倒?fàn)t控制示意圖

3.4增加氯化氫純度在線分析

氯化氫純度控制是合成工序重要控制指標(biāo)，氯化氫純度過高或過低，均會影響后序的安全運行，甚至造成爆炸危險。

現(xiàn)在合成爐出口氯化氫總管處安裝氯化氫純度、游離氯含量在線分析儀，對氯化氫含量實現(xiàn)實時監(jiān)測，降低人工勞動強度的同時，確保安全生產(chǎn)。流程簡圖見圖5。

圖5　　氯化氫純度、游離氯在線分析儀表

3.5制酸過程自動控制

制酸過程為使用純水吸收氯化氫形成31%濃鹽酸。傳統(tǒng)工藝大多使用轉(zhuǎn)子流量計。因轉(zhuǎn)子易卡會造成吸收系統(tǒng)溫度驟升以及氯化氫泄漏等危險。改造后，采用電磁流量計，有效解決吸收水?dāng)嗔鲉栴}。

為保證氯化氫系統(tǒng)壓力平穩(wěn)，設(shè)置氯化氫緩沖罐，一旦出現(xiàn)超壓現(xiàn)象，氯化氫緩沖罐壓力超過設(shè)定值，閥門自動打開，向公共吸收系統(tǒng)泄壓。

在公共吸收系統(tǒng)氯化氫管道上安裝氯化氫流量表，將其流量值與吸收水流量構(gòu)成自動串級控制，通過設(shè)置比例系數(shù)，自動調(diào)節(jié)公共膜吸的純水加入量，與此同時在下酸管道上安裝鹽酸濃度在線分析儀表，對產(chǎn)品質(zhì)量實現(xiàn)在線監(jiān)測。具體控制見圖6。

圖6　　吸收系統(tǒng)串級控制圖

3.6增加聯(lián)鎖設(shè)置

崗位人員撤離現(xiàn)場區(qū)域后，由原來的手動操作轉(zhuǎn)換為自動控制。為確保生產(chǎn)故障情況下，能夠及時有效的進(jìn)行工藝處理，現(xiàn)對合成系統(tǒng)增加相關(guān)聯(lián)鎖設(shè)置。其中，聯(lián)鎖條件包括合成爐氫氣、氯氣比值高高或低低、進(jìn)爐切斷閥異常關(guān)閉、爐壓高高、蒸汽閃蒸罐液位高高或低低等，同時增加火焰在線檢測裝置，一旦氣體燃燒出現(xiàn)異常，聯(lián)鎖單爐緊急滅爐，避免出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故。

4　　總結(jié)

隨著氯堿行業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化程度越高，安全系數(shù)越高，穩(wěn)定性越好。合成工序通過對原料氣調(diào)節(jié)、出口氣體純度在線分析、爐體冷凝酸自排、制酸系統(tǒng)串級控制等各項改造，實現(xiàn)了由手動向自動的成功轉(zhuǎn)型，降低了勞動強度，同時降低了生產(chǎn)成本。合成控制崗位搬至中央控制室內(nèi)，使燒堿系統(tǒng)各崗位的DCS得以集中控制，相互聯(lián)系更加緊湊，系統(tǒng)更加安全穩(wěn)定。

［1］馬金才，劉玉星主編.氯堿-聚氯乙烯生產(chǎn)操作.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.03.1

Summary on improvement of hydrogen chloride synthesis

CAO Zhan-guo，CHEN Fu-xin，LIU Cai-hong
（Tangshan Sanyou Chlor-alkali Co.，Ltd.，Tangshan 063305，China）

The technological innovation in synthesizing of hydrogen chloride at Tangshan Sanyou Chlor-alkali company were introduced.The transformation changed the traditional manual control situation and achieved automated operation.Safety production has been favorable guaranteed.

synthesizing of hydrogen chloride；remote control；safety production

TQ124.4+2

B

1009-1785（2015）12-0005-03

2015-07-01