淺談氯化氫合成生產(chǎn)中自動化控制的應(yīng)用

（天能化工有限公司，石河子市，832000）梁濤

淺談氯化氫合成生產(chǎn)中自動化控制的應(yīng)用

（天能化工有限公司，石河子市，832000）梁濤

分析了在合成生產(chǎn)氯化氫中傳統(tǒng)控制模式存在的問題，介紹了自動化控制氯化氫合成生產(chǎn)的實(shí)例，說明了其存在的優(yōu)勢以及氯氣、氫氣比值調(diào)節(jié)機(jī)制，最后對實(shí)施自動化控制的效果進(jìn)行了闡述。希望能夠?yàn)槁然瘹浜铣缮a(chǎn)中自動化控制提供指導(dǎo)和借鑒。

自動化控制；氯化氫合成；應(yīng)用

1 傳統(tǒng)控制方法存在的問題

傳統(tǒng)控制方法基本上通過人工來對設(shè)備進(jìn)行操作，操作者一定要謹(jǐn)慎，要不然非常易于導(dǎo)致毒害物質(zhì)泄漏，造成一定的威脅，設(shè)備的自動化程度相對較低。如果操作者的責(zé)任心不到位，當(dāng)發(fā)生問題的時(shí)候無法及時(shí)作出妥善處理。

設(shè)備較多，HCl純度不穩(wěn)定，不容易控制，這樣將影響到轉(zhuǎn)化生產(chǎn)的進(jìn)行，使得產(chǎn)品質(zhì)量受到影響。

鋼制夾套式合成爐制造流程中，外部氣溫將會對HCl產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。伴隨節(jié)氣的更替，氣溫改變，將損壞到設(shè)備，從而對產(chǎn)量產(chǎn)生負(fù)面作用。

鋼制合成爐HCl中存在大量三價(jià)鐵離子，從而對產(chǎn)品質(zhì)量造成很大影響；

合成爐運(yùn)行過程中將會釋放出較多的熱量，操作環(huán)境條件惡劣。

有時(shí)候盡管氫氣合理的流量并未改變，然后其純度或?qū)⒂兴淖?，Cl2與H2的配比可能早就改變了。

當(dāng)H2流量波動劇烈的時(shí)候，要是負(fù)責(zé)HCl合成生產(chǎn)的操作人員并未在第一時(shí)間只能發(fā)現(xiàn)，或使用的解決方法不正確的時(shí)候，將導(dǎo)致H2的壓力迅速下降，要是不盡快選擇科學(xué)合理的方法，將導(dǎo)致Cl2過量，最終使得HCl的純度不達(dá)標(biāo)，甚至導(dǎo)致下游工序過氯，發(fā)生安全生產(chǎn)事故。

HCl合成爐長時(shí)間運(yùn)作以后，其視鏡上就會積累許多污物，這時(shí)職工觀察爐內(nèi)氣體燃燒的火焰顏色將產(chǎn)生或多或少的誤差，最終使得HCl純度相對較低。

如果爐內(nèi)HCl相對偏低，非常易于產(chǎn)生煙霧，使得火焰顏色發(fā)白，導(dǎo)致職工無法正確判定Cl2比例。要是Cl2過量，肯定將對生產(chǎn)安全產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。

2 自動化控制系統(tǒng)

為解決上述一系列問題，企業(yè)在生產(chǎn)中引入了自動化控制系統(tǒng)，其中，包括2臺流量計(jì)；6臺自動控制閥；溫度與壓力傳感器各五臺；HCI在線分析儀與集散控制系統(tǒng)各兩套。以確保生產(chǎn)質(zhì)量。

2.1 進(jìn)合成爐Cl2和H2的流量配比控制

這個(gè)指標(biāo)一般通過比值控制法來進(jìn)行，進(jìn)入H2的流量主要按照Cl2流量的改變，通過比值函數(shù)運(yùn)算來控制（見圖1）。

圖1 Cl2和H2流量配比控制圖

2.2 進(jìn)爐前Cl2和H2的穩(wěn)壓控制

一般通過單回路閉環(huán)控制法，適當(dāng)微調(diào)Cl2，以這種方法使Cl2的壓力處于穩(wěn)定狀態(tài)；對H2的控制同樣通過該方法來進(jìn)行。

2.3 夾套熱循環(huán)的水溫、氯化氫吸收水流量的控制兩個(gè)環(huán)節(jié)均通過單回路閉環(huán)控制法來進(jìn)行。

2.4 異常情況下的安全聯(lián)鎖控制

緊急停車控制主要采用緊急停車的按鈕來進(jìn)行，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)可以快速切斷進(jìn)合成爐的Cl2和H2、HCI轉(zhuǎn)化工序，快速打開去吸收裝置，充分確保氯化氫完全吸收。

3 自動化控制系統(tǒng)的工藝與優(yōu)勢

H2與Cl2分別經(jīng)自動調(diào)節(jié)壓力閥進(jìn)行穩(wěn)壓，接著分別到達(dá)H2和Cl2緩沖罐。Cl2在出緩沖罐之后通過連鎖切斷閥，輸送至并聯(lián)的每一個(gè)合成爐，它們的入口配備的流量計(jì)與手動截止閥（1個(gè)）、自動調(diào)節(jié)閥（1個(gè)）串聯(lián)。H2在出緩沖罐之后通過連鎖切斷閥，輸送至每一個(gè)并聯(lián)的合成爐，后者入口配備的流量計(jì)與手動截止閥（1個(gè)）、自動調(diào)節(jié)閥（1個(gè)）串聯(lián)，按照Cl2流量自動調(diào)節(jié)閥將進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。在H2自動調(diào)節(jié)閥位置并聯(lián)著一個(gè)口徑較小的H2自動調(diào)節(jié)閥，在產(chǎn)品出口部位配置了分析儀，負(fù)責(zé)調(diào)控口徑較小的H2自動調(diào)節(jié)閥的流量，同時(shí)還能夠進(jìn)行自動顯示，這樣就是的整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)十分直觀。

自動調(diào)節(jié)閥為調(diào)節(jié)流量創(chuàng)造了條件。小口徑閥的流量主要利用成分信息來進(jìn)行控制。發(fā)生異常情況時(shí)，連鎖切斷閥將自動切斷H2與Cl2，防止引發(fā)事故。當(dāng)原料的工藝指標(biāo)改變的時(shí)候，系統(tǒng)能夠充分確保HCl質(zhì)量，確保設(shè)備順利運(yùn)行。新控制模式的引入，不僅減小了勞動力成本，而且提高了效率。

4 H2與Cl2比值調(diào)節(jié)設(shè)備、流程與具體操作

4.1 選擇合適的H2、Cl2流量計(jì)與流量調(diào)節(jié)閥型號

為確保比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)順利運(yùn)行，自動調(diào)節(jié)H2與Cl2流量比值。采用單座的H2、Cl2流量調(diào)節(jié)閥，柱塞式的DN80，流開、等百分比。不僅如此，需要使用彎管的流量計(jì)。

4.2 比值自動調(diào)節(jié)流程

具體流程見圖2，實(shí)時(shí)監(jiān)控H2與Cl2的配比，比值調(diào)節(jié)的乘法系數(shù)為靜態(tài)的比值系數(shù)。單回路調(diào)節(jié)與雙循，，按鈕應(yīng)切換到調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)操作流程如下所示，在開車時(shí)，首先將H2與Cl2調(diào)節(jié)閥（FV_5452FV_5451）打開，將HV_5459與HV_5458切斷，然后實(shí)施置換分析，達(dá)標(biāo)以后實(shí)施人工點(diǎn)火。接著通過人工的方式來調(diào)節(jié)H2、Cl2閥，然后觀察火焰顏色，接著繼續(xù)調(diào)節(jié)，直到其流量滿足生產(chǎn)需求為止。通過手動方式對FV_5451與FV_5452的閥位輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，使H2、Cl2流量滿足需要。接著完全打開人工閥，并完成調(diào)節(jié)系統(tǒng)由“手動”至“自動”的切換，一直至動態(tài)比值系數(shù)滿足需要為止，然后完成比值開關(guān)從“常規(guī)”至“比值”的切換，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。

圖2 合成爐比值制動調(diào)節(jié)流程圖

5 實(shí)施效果

經(jīng)過使用，自動化控制穩(wěn)定運(yùn)行，未發(fā)生因出現(xiàn)過氯而造成停車的問題，其熱輻射明顯下降，熱量排放不斷下降，工作環(huán)境條件明顯改觀；過氯的次數(shù)明顯下降，使得HCl泄漏減小，外排氣體滿足相關(guān)要求；勞動力成本明顯減小。

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1008-0899（2016）12-0053-02