氯氢处理工艺自动化控制改造与运行

摘要：本文介绍了氯氢处理工艺自动化控制系统的改造方案与运行经验。针对传统氯气和氢气处理系统存在的问题，通过增设自控调节阀、建立双向连锁、配置DCS远程控制等措施，优化了氯气系统；通过升级氢气泵、增加自动切断阀等方式，改进了氢气系统；并对氯气和氢气的稳压工艺进行了全面改造，转变为以分配台压力稳定为核心的控制模式。改造后的系统运行更加安全稳定，实现了全输送、零排放的目标，提高了资源利用率和自动化水平。

关键词：氯氢处理；自动化控制；稳压工艺；双向连锁；分配台压力；DCS远程控制

引言：传统氯氢处理工艺在运行过程中存在多方面问题：氯气系统调节不精确、泄漏风险高、人工操作频繁；氢气系统压力波动大、倒压现象时有发生；两种气体的稳压工艺调节效果有限，经常影响整体系统稳定性，且资源利用率低。这些问题不仅降低了生产效率，也对工作人员的安全构成威胁。

1 氯气系统自动控制优化

1.1增加自控调节阀

针对传统系统作业存在的问题，对氯气系统加以优化。增加自控调节阀，，设置系统输送压力范围，设置的总压力不应超出3kPa，保证前后压力之间的差距。经过实际对比，可以发现使用原有调节阀时，在阀门开度很小的情况下，都会导致系统压力提升，对于环境温度较高的区域，影响更大。回流阀门基于较小范围，难以满足换酸等操作；优化后的阀门，能够有效在开度较大的情况，保证系统有效运行与回流调节的稳定性，能够正常作业，保持稳定的压力值。

1.2设置双向连锁

为有效解决运行期间，氯气泵出现的紧急跳车现象，以及整流器跳闸等问题，需要对整体工艺进行连锁优化。通过增加双向连锁、整流器等保证对设备的有效控制。整流器与电解槽装置等，经过工艺连锁优化后，即便是面对紧急跳闸等故障，依旧能保证氯氢电解过程中，压力与压差的稳定性，对实际作业起到保护作用。减少氯气泄漏，防止对人员造成不利的影响。

1.3自动切断阀与增加排放管线与阀门

设置自动切断阀的目的在于，系统能够感应到氯气泵出现问题，并及时采取自动切断处理，实现连锁关闭，防止系统倒压，保护系统安全。

在氯气分配口的位置增加管线与阀门，能够保证发生紧急事故的同时，可以基于额外的设备保证安全，将氯气引至管线中，通过传导有效收集在装置中，防止氯气因压力过高泄漏，减少事故发生。

2 氢气系统优化

2.1 升级氢气泵

将其原本所拥有的氢气泵进行生气为水环式真空泵，这一改造的完成能够确保其输送的压力达到30-50kPa的范围内，并且在此过程中通过使用变频方式进行配合，对氢气泵的开启过程进行控制，从而使得能够通过该过程对氢气输送压力的转速产生调节效果。也因此确保了氢气输送压力能够维持在平稳的状态下，对于生产系统的安全性以及稳定性又有了更高的保障，并对该岗位的劳动强度起到了减轻作用。

2.2 在氢气泵后增加自动切断阀，事项与氢气泵之间的联锁

当工作过程中出现了氢气泵紧急跳停的情况，则这一情况下需要切断阀门事项自动关闭操作，从而避免因为该情况的产生而出现氢气泵跳车以及氢气倒压的现象。增添使用整流器停跳以及增加使用氢气泵联锁工艺安全装置；当增加使用氢气泵以及整流器跳闸之后，能够对保证氢气系统处于安全的环境下稳定运行。

3 氢气系统的稳压工艺改造

3.1稳压工艺问题

氢气通过洗涤冷却可以进入氢气分配台，通过调节压力合成氯化氢，打开自控阀防空富裕氢气。氢气经压缩后经过分配台被分配至指定位置，经过控制回路的调节进入合成炉，经过去氢气的升压机处理后，经过阻火器进入氢气总管。目前稳压工艺存在调节阀在动作时对分配压力造成较大影响，无法稳定压力，反而会影响氢气系统，并不能保证系统的稳定性。分配台需要保留15%维持压力稳定，假设氢气富余量为3000m3/h，那么还有1500m3/h氢气放空维持压力稳定，造成资源利用率低。

3.2稳压工艺改造

通过改造稳压工艺升级氢气处理系统，完善氢气压力稳定措施，从而实现全输送、零排放的目标，稳定输送氢气。对稳压工艺进行改造，仍然经过分配台分配，在控制回路调节后输送至合成炉，使用氢气升压机升压，在控制回路调节下运送至氢气阻火器，再经过控制回路调节输送至泵前氢气总管。其中改变氢气系统的稳压重心，将重心放在分配台压力的稳定上。去除氯化氢合成系统回路，从稳定进炉压力转变为稳定分配台的压力，实现进炉氢气作用，避免调节阀的动作，减小氢气系统受到的影响。利用控制回路稳定分配台压力，在升压机前管道上增加自控阀，和分配压力形成调节回路，确定分配台稳定基础上，输送多余的氢气。

对稳压工艺的改造重点在于稳定分配台的工艺，保障氯化氢、电解合成，保证分配台输送压力更加稳定。因此需要由技术人员对联锁以及控制回路进行控制。当分配台压力超过90kPa时，要将控制回路打开泄压。通过调节控制回路保证进入洗涤塔前的压力可以稳定在2.5kPa附近。调节控制回路对分配台压力控制，稳定在85kPa，开启超压也应关闭低压。当缓冲罐管道压力小于80kPa，需要将控制回路打开[2]。当缓冲罐压力大于83kPa时也要打开对应控制回路。当分配台压力小于70kPa时，要关闭氢气输送，将调节阀关闭。在整流完全停止时，停止输送氢气，将调节阀关闭。

4氯气系统的稳压工艺改造

4.1稳压工艺问题

氯气经过冷却干燥洗涤处理后进入氯压机，由分配台将氯气输送至合成氯化氢等工序中。使用高压法进行运作，提高氯气压力至0.7MPa，进入液化气，控制温度，让氯气液化，未经液化的氯气进入合成工序。氯气经过分配台处理后可以分成四路输送。分别为合成氯化氢、经过自控阀制作液氯、经过手阀制作次氯酸钠、输送至压缩机总管。在氯气稳压工艺中存在以下问题，由于自控阀的调节作用有限，动作无法保证压力稳定，反而会增加氯气系统波动，分配台自控阀由于缺乏联锁设置和控制回路，还需要由人工操作，若遇到紧急停车，可能造成高压氯气的倒流，从而产生安全危险。对次氯酸钠的大量生产，会影响分配台压力，造成次氯酸钠产量降低。

4.2稳压工艺改造

将分配台运送改为3路，分别为制作液氯、合成氯化氢以及运送至压缩机前总管。对比改造工艺发现，稳压工艺重心被转移至分配台压力。将合成氯化氢控制回路删除，从稳定进炉压力转变为稳定分配台的压力，对氯气进炉压力进行控制。避免调节阀动作时，干扰氯气系统压力，规避调节阀的频繁动作。提高合成氯化氢差压，将调解回路释放，在氯气压力升高时，将自控阀打开泄压，保证氯化氢达到标准。在分配台压力稳定的基础上，增加控制回路液化氯气。将次氯酸钠管道转至调节阀后，避免产生次氯酸钠时影响分配台的压力，减少操作人员的工作量。对稳定工艺的改造在于将分配台压力稳定作为核心，从而保证液氯制作、合成氯化氢以及电解的压力。在氯气压力超过170kPa时，将控制回路打开泄压。在氯气进入洗涤塔前利用控制回路保证压力保持-0.8kPa。在分配台压力超过150kPa时，用控制回路稳定压力稳定。在氯气缓冲罐压力大于83kPa时，用控制回路打开缓冲罐。当透平机出现停车时，需要将去液氯自控阀关闭，从而保证压力稳定。通过对稳压工艺的改造，能够保证生产安全，提高工艺自动化水平。

结语：通过对氯氢处理工艺自动化控制系统的全面改造，系统运行性能得到显著提升。氯气系统增加了自控调节阀、双向连锁和自动切断装置，有效避免了压力异常和气体泄漏；氢气系统升级为水环式真空泵并添加联锁装置，保证了输送压力的稳定性；稳压工艺改造将重心转移至分配台压力的稳定控制，建立了完善的控制回路，减少了调节阀动作对系统的干扰。

参考文献：

[1]贺仰琪. 氯碱生产过程泄漏事故风险防控技术研究[D].华北科技学院，2020.

[2]魏兴，赵峰.氯化氢合成过程游离氯的控制措施[J].中国氯碱，2020（03）：12-14.