CN108715437A - 盐酸生产系统和氯化氢生产中负荷调整的dcs控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种盐酸生产系统，它是在氯气输送管道、氢气输送管道上分别设置调节阀和流量表，在合成炉出口处设置压力表；在氯化氢输送管道上设置相应的调节阀和流量表，氯化氢输送管道与吸收系统相连，吸收系统上还连接有水输送管道，水输送管道上设置有调节阀、流量计，这些调节阀、流量表及流量计均与DCS控制系统连接；本发明还提供了氯化氢生产中负荷调整的DCS控制方法，氯气输送管道与氢气输送管道的供应量逻辑关联；氯化氢输送管道与水输送管道逻辑关联，由DCS控制系统调配供应量，本发明保护进合成炉的氢气、氯气配比稳定，避免了比例失调造成的安全隐患，保证合成炉输出合格的氯化氢，合成炉做酸时，有效避免了纯水供给调整不及时造成跑氯化氢等安全事故。

Description

盐酸生产系统和氯化氢生产中负荷调整的DCS控制方法

技术领域

本发明化工生产技术领域，具体涉及一种氯化氢生产中负荷调整的DCS控制方法。

背景技术

随着国家对化工生产安全的重视，新的安全理念及安全标准在各化工领域逐步深入人心得以推进提升。在氯碱行业聚氯乙烯生产流程中，氯化氢合成工艺是化工领域比较突出的危险生产工艺。离子膜法制烧碱主要通过电解工序核心设备电解槽生产氢氧化钠和氯气、氢气，氢气、氯气经过冷却、压缩、输送后达到合格标准，进入合成炉内燃烧化合，生成的氯化氢气体经冷却后送往下游工序制取氯乙烯或送往降膜吸收系统制备一定浓度的盐酸。

合成炉负荷调整经历了现场纯手动——远程手动——部分程序自动化。现有技术存在以下缺陷：一是在用氯气、氢气在合成炉中合成氯化氢时，氯气、氢气配比用人工调整供应量，而人工调整主观因素大，同时也调整不及时；二是在吸收系统做酸时供应纯水量根据氯化氢供应量进行调整，调整工作由人工完成，调整不精确，也不能达到及时调整。

上述缺点造成的危害：

1、进合成炉制备氯化氢气体时氢气、氯气配比失调，如氯气输送过量，游离氯超标，影响氯乙烯合成工段生产安全；如是氢气输送过量，影响后续工段转化率。

2、做酸时，原氯气添加过量，游离氯超标，影响盐酸指标。甚至影响电解树脂塔寿命。如果原氢气过量，做酸时尾气吸收系统可能造成爆炸等安全事故；

3、做酸过程中，负荷调整时，需要进行的参数调整次数非常多，因人工操作不当造成的生产事故发生率高。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种氯化氢生产中负荷调整的DCS控制方法，该方法简化了岗位人员操作，避免了手动操作多个阀门及操作过程中长时间等待的弊端，实现了多个自控点的自动全流程整合，最大限度减少人为干预，真正实现了合成炉负荷调整自动化控制。

为达到上述目的本发明采用的技术手段是：

一种盐酸生产系统，氢气、氯气分别通过输送管道与合成炉相连；合成炉出气口安装氯化氢气体输送总管，该输送总管设支路管道一引向氯化氢气体外送管程，设支路管道二引向石墨吸收器，支路管道与石墨吸收器的气体引入口相连；石墨吸收器上还设有液体引入口，通过纯水输送管道引入纯水，合成炉相连的氯气输送管道上设有氯气流量表和氯气调节阀；氢气输送管道2上设有氢气流量表和氢气调节阀；氯化氢气体输送总管上设有氯化氢压力表；支路管道一上设有送气调节阀；支路管道二上设有吸收调节阀和氯化氢流量表；纯水输送管道上设有水调节阀和水流量计；所述氯气流量表、氯气调节阀、氢气流量表、氢气调节阀、氯化氢压力表、送气调节阀、吸收调节阀、氯化氢流量表、水调节阀和水流量计均与DCS控制系统连接。

本生产系统简化了岗位人员操作，实现了多个自控点的自动全流程整合，最大限度减少人为干预，避免了手动操作多个阀门及操作过程中长时间等待的弊端。

一种氯化氢生产中负荷调整的DCS控制方法，氯气输送管道上的氯气流量表与氯气调节阀关联；氢气输送管道2上的氢气流量表与氢气调节阀关联；氯气流量表与氢气流量表以读值对比的方式逻辑关联；氯化氢气体输送总管上的压力表与支路管道一上的送气调节阀、支路管道二上的吸收调节阀关联；吸收调节阀与氯化氢流量表相关联；纯水输送管道上的水调节阀与水流量计相关联；氯化氢流量表与水流量计以读值对比的方式逻辑关联；

DCS控制步骤如下：

1)设置氯气流量终值H、设定水调节阀的比例系数K2、设定氢气调节阀的比例系数为K1、氯化氢调节阀设定值Y、时间T；

2)操作员按一下开始按钮，DCS系统自动启动程序；

3)检测氯化氢调节阀：当氯化氢调节阀阀门开度＞10％，调整水调节阀的开度，调整标准是：水调节阀值＝K2*氯化氢流量表值，否则进入下一步；

4)氯化氢调节阀设定值等于炉压设定值，氯化氢调节阀转入自动状态；

5)氢气调节阀转至自动控制状态，氯气调节阀为手动状态，根据氯气流量表的值调节氢气供给，氢气调节阀的控制标准为：氢气调节阀值＝K1*氯气流量表值；

6)判断氯气流量实际值＜H，则进入下一步，否则执行第10步；

7)执行氯气调节阀阀门开度增加1％，延时一定时间T，进入下一步；

8)判断氯气流量实际值≥H，则进入第12步，否则返回进入第8步；

9)执行氯气调节阀阀门开度减少1％，延时一定时间T，进入下一步；

10)再次判断，氯气流量实际值≤H，则进入第12步，否则返回进入第10步；

11)执行将氢气调节阀转至手动，氢气调节阀自动打至手动状态，吸收调节阀保持手动状态；

12)启动复位按钮，程序结束。

本控制方法保护进合成炉的氢气、氯气配比稳定，避免了比例失调造成的安全隐患。保证合成炉输出合格的氯化氢。合成炉做酸时，有效避免了纯水供给调整不及时造成跑氯化氢等安全事故。

附图说明

图1为本发明所述生产系统的结构图；

图2为本DCS控制流程图。

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明：

图1示出了氯化氢溶液生产的整体系统结构，一种盐酸生产系统，氢气、氯气分别通过输送管道与合成炉1相连；合成炉1出气口安装氯化氢气体输送总管8，该输送总管8设支路管道一引向氯化氢气体外送管程，设支路管道二引向吸收系统15，支路管道与吸收系统15的气体引入口相连；吸收系统15上还设有液体引入口，通过纯水输送管道引入纯水，合成炉1相连的氯气输送管道5上设有氯气流量表6和氯气调节阀7；氢气输送管道2上设有氢气流量表3和氢气调节阀4；氯化氢气体输送总管8上设有氯化氢压力表9；支路管道一上设有送气调节阀10；支路管道二上设有氯化氢调节阀11和氯化氢流量表12；纯水输送管道上设有水调节阀14和水流量计13；所述氯气流量表6、氯气调节阀7、氢气流量表3、氢气调节阀4、氯化氢压力表9、送气调节阀10、氯化氯调节阀11、氯化氢流量表12、水调节阀14和水流量计13均与DCS控制系统连接。

此系统中整个生产流程都由DCS控制系统调整，各输送管道上供应的气体或液体量根据控制系统设定好的比例调整，并且各成分之间随时变化，保证生产安全及出品质量。

上述生产系统的DCS控制系统的控制方法：

一种氯化氢生产中负荷调整的DCS控制方法：

首先建立各执行器的相互关联关系为：氯气输送管道上的氯气流量表与氯气调节阀关联；

氢气输送管道上的氢气流量表与氢气调节阀关联；氯气流量表与氢气流量表以读值对比的方式逻辑关联；氯化氢气体输送总管上的压力表与支路管道一上的送气调节阀、支路管道二上的吸收调节阀关联；吸收调节阀与氯化氢流量表相关联；纯水输送管道上的水调节阀与水流量计相关联；氯化氢流量表与水流量计以读值对比的方式逻辑关联。

本DCS控制方法设计的控制步骤，参照图2如下：

1)设置氯气流量终值H、设定水调节阀的比例系数K2、设定氢气调节阀的比例系数为K1、氯化氢调节阀设定值Y、时间T；

2)操作员按一下开始按钮，DCS系统自动启动程序；

3)检测氯化氢调节阀：当氯化氢调节阀阀门开度＞10％，调整水调节阀的开度，调整标准是：水调节阀值＝K2*氯化氢流量表值，否则进入下一步；

4)氯化氢调节阀设定值等于炉压设定值，氯化氢调节阀转入自动状态；

5)氢气调节阀转至自动控制状态，氯气调节阀为手动状态，根据氯气流量表的值调节氢气供给，氢气调节阀的控制标准为：氢气调节阀值＝K1*氯气流量表值。

6)判断氯气流量实际值＜H，则进入下一步，否则执行第10步；

7)执行氯气调节阀阀门开度增加1％，延时一定时间T，进入下一步；

8)判断氯气流量实际值≥H，则进入第12步，否则返回进入第8步；

9)执行氯气调节阀阀门开度减少1％，延时一定时间T，进入下一步；

10)再次判断，氯气流量实际值≤H，则进入第12步，否则返回进入第10步；

11)执行将氢气调节阀转至手动，氢气调节阀自动打至手动状态，吸收调节阀保持手动状态；

12)启动复位按钮，程序结束。

其中，H的值根据合成炉的生产效率而定，一般取值1500至2000Nm³/h以下。

其中，T为阀门在调整后预留的管道内流体的状态稳定下来的时间，T＝10S，当然也可以有其它取值。

所述氢气调节阀比例系数K1是根据氯化氢纯度或盐酸浓度确定的，本发明中K1的取值优选为1：(1.2～1.5)，既不浪费氢气，又不会造成氯化氢中含氯。

所述氯化氢调节阀比例系数K2是根据盐酸浓度确定的，本发明优选的K2取值为：1：(0.00325～0.00345)。

本方法保护进合成炉1的氢气、氯气配比稳定，避免了比例失调造成的安全隐患。保证合成炉1输出合格的氯化氢。合成炉1做酸时，有效避免了纯水供给调整不及时造成跑氯化氢等安全事故。

实例一

首先，在DCS控制系统中设定终值H＝1500Nm³/h；K1＝1:1.2；K2＝1：0.00325；Y＝炉压设定值＝45-50千帕；T＝10s。

然后启动DCS控制系统。

DCS首先检测氯化氢调节阀，当其开度大于10％时，DCS按照预定的逻辑关系开始进行水流量与氯化氢流量表的对比。该对比的目的是判断纯水的供应量是否与氯化氢供应量符合预定的配比，DCS系统通过调节水调节阀改变纯水供应量，水调节阀调整结果应当符合水调节阀＝(1：0.00325)*氯化氢流量表值。

在整个生产机组准备就绪后，合成炉的氯气、氢气供应管道上，氯气调节阀需要手动开启，然后DCS控制系统开启，进行生产机组的运行调整。

DCS根据氯气流量表反应的值调整氢气的供应量，具体地是通过调整氢气调节阀的值去改变氢气流量表的值，氢气调节阀的值符合：氢气调节阀＝(1：1.2)*氯气流量表值。

氯气在手动开启不一定就直接达到1500Nm³/h的供应量，而是在DCS控制系统开启后，由DCS调整氯气调节阀来达到该设定值，DCS控制系统通过反复检测氯气流量表的值对氯气调节阀开度进行相应调节。如H实际值小于H终值，则使氯气调节阀表开度增加1％，反复检测至H实际值＝H终值。反之，如H实际值大于H终值，由减小氯气调节阀开度，每次调节度为1％。在调节了氯气调节阀开度后，延迟10s再进行流量表的检测，可以使流量表得值更准确。

氯气流量调节过程中，氢气流量始终符合设定的配比。

当氯气与氢气的供量配比调整完毕后，DCS控制结束。

本发明前文所述的仪表位号或控制回路，在氯化氢生产过程中使用但不限于此仪表位号或控制回路，只要氯化氢生产中，涉及位号对应的仪表，与本发明仪表相对应，均在本发明保护范围内。

Claims (2)

1.一种盐酸生产系统，氢气、氯气分别通过输送管道与合成炉相连；合成炉出气口安装氯化氢气体输送总管，该输送总管设支路管道一引向氯化氢气体外送管程，设支路管道二引向石墨吸收器，支路管道与石墨吸收器的气体引入口相连；石墨吸收器上还设有液体引入口，通过纯水输送管道引入纯水，其特征是：合成炉相连的氯气输送管道上设有氯气流量表和氯气调节阀；氢气输送管道上设有氢气流量表和氢气调节阀；氯化氢气体输送总管上设有氯化氢压力表；支路管道一上设有送气调节阀；支路管道二上设有吸收调节阀和氯化氢流量表；纯水输送管道上设有水调节阀和水流量计；所述氯气流量表、氯气调节阀、氢气流量表、氢气调节阀、氯化氢压力表、送气调节阀、吸收调节阀、氯化氢流量表、水调节阀和水流量计均与DCS控制系统连接。

2.一种氯化氢生产中负荷调整的DCS控制方法，其特征是：

氯气输送管道上的氯气流量表与氯气调节阀关联；氢气输送管道上的氢气流量表与氢气调节阀关联；氯气流量表与氢气流量表以读值对比的方式逻辑关联；氯化氢气体输送总管上的压力表与支路管道一上的送气调节阀、支路管道二上的吸收调节阀关联；吸收调节阀与氯化氢流量表相关联；纯水输送管道上的水调节阀与水流量计相关联；氯化氢流量表与水流量计以读值对比的方式逻辑关联；

DCS控制步骤如下：

1)设置氯气流量终值H、设定水调节阀的比例系数K2、设定氢气调节阀的比例系数为K1、氯化氢调节阀设定值Y、时间T；

2)操作员按一下开始按钮，DCS系统自动启动程序；

3)检测氯化氢调节阀：当氯化氢调节阀阀门开度＞10％，调整水调节阀的开度，调整标准是：水调节阀值＝K2*氯化氢流量表值，否则进入下一步；

4)氯化氢调节阀设定值等于炉压设定值，氯化氢调节阀转入自动状态；

5)氢气调节阀转至自动控制状态，氯气调节阀为手动状态，根据氯气流量表的值调节氢气供给，氢气调节阀的控制标准为：氢气调节阀值＝K1*氯气流量表值；

6)判断氯气流量实际值＜H，则进入下一步，否则执行第10步；

7)执行氯气调节阀阀门开度增加1％，延时一定时间T，进入下一步；

8)判断氯气流量实际值≥H，则进入第12步，否则返回进入第8步；

9)执行氯气调节阀阀门开度减少1％，延时一定时间T，进入下一步；

10)再次判断，氯气流量实际值≤H，则进入第12步，否则返回进入第10步；

11)执行将氢气调节阀转至手动，氢气调节阀自动打至手动状态，吸收调节阀保持手动状态；

12)启动复位按钮，程序结束。