CN113124318A - 一种盐酸合成炉用氢气、氯气自动配比系统和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化工合成技术领域，具体公开了一种盐酸合成炉用氢气、氯气自动配比系统和控制方法，包括氢气缓冲罐、氢气管路设备、氯气缓冲罐、氯气管路设备、DCS控制系统和SIS控制系统，本发明是以通过设置氢气、氯气的流量关系，进行流量计和调节阀之间的逻辑关系处理，以及通过氢气、氯气的流量比值的数据分析，进行氢气、氯气的切断阀的自动控制，并结合氢气、氯气的缓冲罐的压力稳定控制，建立这种依靠现代技术手段实现氢气、氯气自动配比，避免当操作、维护人员未能及时发觉事故的发生，而造成巨大经济损失或是人员伤亡。
Description
技术领域
本发明属于化工合成技术领域，具体是一种盐酸合成炉用氢气、氯气自动配比系统和控制方法。
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。氯碱行业氯化氢合成工序的生产工艺中，涉及到氢气、氯气、氯化氢等危险气体，是化工领域比较突出的危险生产工艺。
氯化氢合成工艺现有技术存在以下缺陷：合成炉炉压调节不及时,造成进炉氢气、氯气配比失调，送气时若氢气过量，影响后续工段转化率；送气时若氯气过量，游离氯超标，就会在VCM转化工序与乙炔气发生反应，生成极易爆炸的氯乙炔并放出大量的热，对安全稳定生产造成极大威胁；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；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
本发明的目的是提供一种盐酸合成炉用氢气、氯气自动配比系统，实现合成炉氯气氢气比值自动调节的功能，在确保安全生产的条件下实现氯化氢合成炉氯气氢气流量配比远程自动控制，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，真正实现了合成炉氢气氯气流量自动化控制；规避了现场安全风险隐患，减少人工，提高控制精度。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种盐酸合成炉用氢气、氯气自动配比系统，包括氢气缓冲罐、氢气管路设备、氯气缓冲罐、氯气管路设备、DCS控制系统和SIS控制系统，
所述氢气管路设备包括设置在从氢气缓冲罐至灯头管道上的氢气缓冲罐放空调节阀、氢气流量计、氢气调节阀和氢气切断阀，
所述氯气管路设备包括设置在从氯气缓冲罐至灯头管道上的氯气缓冲罐去事故处理调节阀、氯气流量计、氯气调节阀和氯气切断阀，
所述氢气缓冲罐的进气管道上设有氢气进缓冲罐调节阀，所述氢气缓冲罐上设有氢气缓冲罐压力变送器，
所述氯气缓冲罐的进气管道上设有氯气进缓冲罐调节阀，所述氯气缓冲罐上设有氯气缓冲罐压力变送器，
所述氢气流量计包括氢气SIS流量计和氢气DCS流量计，
所述氯气流量计包括氯气SIS流量计和氯气DCS流量计，
所述氢气切断阀包括氢气DCS切断阀和氢气SIS切断阀，
所述氯气切断阀包括氯气DCS切换阀和氯气SIS切断阀，
所述氢气进缓冲罐调节阀、氢气缓冲罐压力变送器、氢气缓冲罐放空调节阀、氢气DCS流量计、氢气调节阀、氢气DCS切断阀、氯气进缓冲罐调节阀、氯气缓冲罐压力变送器、氯气缓冲罐去事故处理调节阀、氯气DCS流量计、氯气调节阀和氯气DCS切换阀均与DCS控制系统连接，
所述氢气SIS流量计、氢气SIS切断阀、氯气SIS流量计、氯气SIS切断阀均与SIS控制系统连接。
优选地，所述氢气调节阀和氯气调节阀均为单座波纹管调节阀。
优选地，所述氢气调节阀和氯气调节阀在正常流量时开度不超过80％，最小流量时开度不低于30％。
一种盐酸合成炉用氢气、氯气自动配比控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
S1:氯气流量计和氯气调节阀关联；设氯气流量值为Y1、流量计差压值的开方为X；
S2:氯气流量值Y1与流量计差压值的开方X满足线性关系：
Y1＝K·X；
S3：氢气流量计和氢气调节阀关联；设氢气流量值Y2、氢气流量值Y2与氯气流量值Y1满足线性关系：
Y2＝K1·(K·X+Z)；
S4：以氯气的流量值为一个基准数，K1·(Y1+Z)就得到氢气需要的量Y2，DCS控制系统控制氢气调节阀阀门的相应开度；
S5：以氢气的流量为一个基准数，Y2/K1-Z就得到氯气需要的量Y1，DCS控制系统控制氯气调节阀阀门的相应开度；
S6：X来源于流量计的出厂数值，Z由流量计出厂数据与流量值倒推得到，K1来源于实际生产中氯化氢的纯度，得到K1作为一个纠正的系数；
S7：氯气流量计与氢气流量计以读值对比的方式逻辑关联；
S8：氢气SIS流量计和氯气SIS流量计设置比值连锁，氢气流量值Y2比氯气流量值Y1得到的比值，当比值高时氢气过量，SIS控制系统执行关闭氢气SIS切断阀；当比值低时氯气过量，SIS控制系统执行关闭氯气SIS切断阀；
S9：氢气DCS流量计和氯气DCS流量计设置比值连锁，氢气流量值Y2比氯气流量值Y1得到的比值，当比值高时氢气过量，DCS控制系统执行关闭氢气DCS切断阀；当比值低时氯气过量，DCS控制系统执行关闭氯气DCS切断阀。
本发明的有益效果是：本发明盐酸合成炉用氢气、氯气自动配比系统是以通过设置氢气、氯气的流量线性关系，进行流量计和调节阀之间的逻辑关系处理，以及通过氢气、氯气的流量比值的数据分析，进行氢气、氯气的切断阀的自动控制，并结合氢气、氯气的缓冲罐的压力稳定控制，建立这种依靠现代技术手段实现氢气、氯气自动配比，在确保安全生产的条件下实现氯化氢合成炉氯气氢气流量配比远程自动控制，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，真正实现了合成炉氢气氯气流量自动化控制，提高了控制精度；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，规避了现场安全风险隐患，避免当操作、维护人员未能及时发觉事故的发生，而造成巨大经济损失或是人员伤亡。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1是本发明系统流程图；
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1在本发明的一个具体实施例中，具体公开了一种盐酸合成炉用氢气、氯气自动配比系统，包括氢气缓冲罐、氢气管路设备、氯气缓冲罐、氯气管路设备、DCS控制系统和SIS控制系统，
所述氢气管路设备包括设置在从氢气缓冲罐至灯头管道上的氢气缓冲罐放空调节阀、氢气流量计、氢气调节阀和氢气切断阀，
所述氯气管路设备包括设置在从氯气缓冲罐至灯头管道上的氯气缓冲罐去事故处理调节阀、氯气流量计、氯气调节阀和氯气切断阀，
所述氢气缓冲罐的进气管道上设有氢气进缓冲罐调节阀，所述氢气缓冲罐上设有氢气缓冲罐压力变送器，氢气从氢气处理工段进入氢气缓冲罐，通过氢气进缓冲罐调节阀和氢气缓冲罐压力变送器做回路控制保证氢气缓冲罐保持设定压力。
所述氯气缓冲罐的进气管道上设有氯气进缓冲罐调节阀，所述氯气缓冲罐上设有氯气缓冲罐压力变送器，氯气从氯气处理工段进入氯气缓冲罐，通过氯气进缓冲罐调节阀和氯气缓冲罐压力变送器做回路控制保持氯气缓冲罐的压力稳定。
所述氢气流量计包括氢气SIS流量计和氢气DCS流量计，
所述氯气流量计包括氯气SIS流量计和氯气DCS流量计，
所述氢气切断阀包括氢气DCS切断阀和氢气SIS切断阀，
所述氯气切断阀包括氯气DCS切换阀和氯气SIS切断阀，
所述氢气进缓冲罐调节阀、氢气缓冲罐压力变送器、氢气缓冲罐放空调节阀、氢气DCS流量计、氢气调节阀、氢气DCS切断阀、氯气进缓冲罐调节阀、氯气缓冲罐压力变送器、氯气缓冲罐去事故处理调节阀、氯气DCS流量计、氯气调节阀和氯气DCS切换阀均与DCS控制系统连接，
所述氢气SIS流量计、氢气SIS切断阀、氯气SIS流量计、氯气SIS切断阀均与SIS控制系统连接。
所述氢气调节阀和氯气调节阀均为单座波纹管调节阀。
所述氢气调节阀和氯气调节阀在正常流量时开度不超过80％，最小流量时开度不低于30％。
一种盐酸合成炉用氢气、氯气自动配比系统进行氢气、氯气自动配比的控制方法，包括以下步骤：
S1:氯气流量计和氯气调节阀关联；设氯气流量值为Y1、流量计差压值的开方为X；
S2:氯气流量值Y1与流量计差压值的开方X满足线性关系：
Y1＝K·X；
S3：氢气流量计和氢气调节阀关联；设氢气流量值Y2、氢气流量值Y2与氯气流量值Y1满足线性关系：
Y2＝K1·(K·X+Z)；
S4：以氯气的流量值为一个基准数，K1·(Y1+Z)就得到氢气需要的量Y2，DCS控制系统控制氢气调节阀阀门的相应开度；
S5：以氢气的流量为一个基准数，Y2/K1-Z就得到氯气需要的量Y1，DCS控制系统控制氯气调节阀阀门的相应开度；
S6：X来源于流量计的出厂数值，Z由流量计出厂数据与流量值倒推得到，K1来源于实际生产中氯化氢的纯度，得到K1作为一个纠正的系数；
S7：氯气流量计与氢气流量计以读值对比的方式逻辑关联；
S8：氢气SIS流量计和氯气SIS流量计设置比值连锁，氢气流量值Y2比氯气流量值Y1得到的比值，当比值高时氢气过量，SIS控制系统执行关闭氢气SIS切断阀；当比值低时氯气过量，SIS控制系统执行关闭氯气SIS切断阀；
S9：氢气DCS流量计和氯气DCS流量计设置比值连锁，氢气流量值Y2比氯气流量值Y1得到的比值，当比值高时氢气过量，DCS控制系统执行关闭氢气DCS切断阀；当比值低时氯气过量，DCS控制系统执行关闭氯气DCS切断阀。
本发明的有益效果是：本发明盐酸合成炉用氢气、氯气自动配比系统是以通过设置氢气、氯气的流量线性关系，进行流量计和调节阀之间的逻辑关系处理，以及通过氢气、氯气的流量比值的数据分析，进行氢气、氯气的切断阀的自动控制，并结合氢气、氯气的缓冲罐的压力稳定控制，建立这种依靠现代技术手段实现氢气、氯气自动配比，在确保安全生产的条件下实现氯化氢合成炉氯气氢气流量配比远程自动控制，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，真正实现了合成炉氢气氯气流量自动化控制，提高了控制精度；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，规避了现场安全风险隐患，避免当操作、维护人员未能及时发觉事故的发生，而造成巨大经济损失或是人员伤亡。
以上所揭露的仅为本发明的一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (4)
1.一种盐酸合成炉用氢气、氯气自动配比系统，其特征在于，包括氢气缓冲罐、氢气管路设备、氯气缓冲罐、氯气管路设备、DCS控制系统和SIS控制系统，
所述氢气管路设备包括设置在从氢气缓冲罐至灯头管道上的氢气缓冲罐放空调节阀、氢气流量计、氢气调节阀和氢气切断阀，
所述氯气管路设备包括设置在从氯气缓冲罐至灯头管道上的氯气缓冲罐去事故处理调节阀、氯气流量计、氯气调节阀和氯气切断阀，
所述氢气缓冲罐的进气管道上设有氢气进缓冲罐调节阀，所述氢气缓冲罐上设有氢气缓冲罐压力变送器，
所述氯气缓冲罐的进气管道上设有氯气进缓冲罐调节阀，所述氯气缓冲罐上设有氯气缓冲罐压力变送器，
所述氢气流量计包括氢气SIS流量计和氢气DCS流量计，
所述氯气流量计包括氯气SIS流量计和氯气DCS流量计，
所述氢气切断阀包括氢气DCS切断阀和氢气SIS切断阀，
所述氯气切断阀包括氯气DCS切换阀和氯气SIS切断阀，
所述氢气进缓冲罐调节阀、氢气缓冲罐压力变送器、氢气缓冲罐放空调节阀、氢气DCS流量计、氢气调节阀、氢气DCS切断阀、氯气进缓冲罐调节阀、氯气缓冲罐压力变送器、氯气缓冲罐去事故处理调节阀、氯气DCS流量计、氯气调节阀和氯气DCS切换阀均与DCS控制系统连接，
所述氢气SIS流量计、氢气SIS切断阀、氯气SIS流量计、氯气SIS切断阀均与SIS控制系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种盐酸合成炉用氢气、氯气自动配比系统，其特征在于，所述氢气调节阀和氯气调节阀均为单座波纹管调节阀。
3.根据权利要求2所述的一种盐酸合成炉用氢气、氯气自动配比系统，其特征在于，所述氢气调节阀和氯气调节阀在正常流量时开度不超过80％，最小流量时开度不低于30％。
4.一种盐酸合成炉用氢气、氯气自动配比控制方法，采用权利要求3所述的一种盐酸合成炉用氢气、氯气自动配比系统，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：
S1:氯气流量计和氯气调节阀关联；设氯气流量值为Y1、流量计差压值的开方为X；
S2:氯气流量值Y1与流量计差压值的开方X满足线性关系：Y1＝K·X；
S3：氢气流量计和氢气调节阀关联；设氢气流量值Y2、氢气流量值Y2与氯气流量值Y1满足线性关系：Y2＝K1·(K·X+Z)；
S4：以氯气的流量值为一个基准数，K1·(Y1+Z)就得到氢气需要的量Y2，DCS控制系统控制氢气调节阀阀门的相应开度；
S5：以氢气的流量为一个基准数，Y2/K1-Z就得到氯气需要的量Y1，DCS控制系统控制氯气调节阀阀门的相应开度；
S6：X来源于流量计的出厂数值，Z由流量计出厂数据与流量值倒推得到，K1来源于实际生产中氯化氢的纯度，得到K1作为一个纠正的系数；
S7：氯气流量计与氢气流量计以读值对比的方式逻辑关联；
S8：氢气SIS流量计和氯气SIS流量计设置比值连锁，氢气流量值Y2比氯气流量值Y1得到的比值，当比值高时氢气过量，SIS控制系统执行关闭氢气SIS切断阀；当比值低时氯气过量，SIS控制系统执行关闭氯气SIS切断阀；
S9：氢气DCS流量计和氯气DCS流量计设置比值连锁，氢气流量值Y2比氯气流量值Y1得到的比值，当比值高时氢气过量，DCS控制系统执行关闭氢气DCS切断阀；当比值低时氯气过量，DCS控制系统执行关闭氯气DCS切断阀。
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