周晨

摘 要:在实现危险工艺自动改造中氯化反应控制方案的过程中,应该将降低危害程度、事故发生率作为首要任务。为了确保生产安全,在实现优化控制的同时也应该重视产品质量的提高、工艺参数的稳定以及操作自动化水平的提升。本文就危险工艺自动改造中氯化反应控制方案的实现策略进行了分析和探讨。

关键词:氯化反应自动化改造实现策略

中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0097-01

纵观当前的化工企业,其生产过程的自动化控制程度存在着较大的差异,有不少的中小型化工企业生产设备的自动化控制水平相对比较低,例如,不少化工生产设备缺乏安全联锁装置、自动化控制装置以及紧急停车自动控制系统,不仅生产安全可靠性比较低,而且生产效率也不是非常理想。

1DCS系统和ESD系统

DCS(Distributed Control System,即分布式控制系统)和ESD(Emergency Shutdown Device,即紧急停车系统)是氯化反应自动化控制方案常用的自动化控制和安全联锁方式。对氯化反应控制等危险工艺自动改造过程中,必须要确保最为基本的安全水平,例如,改造过程中必须要有联锁停车功能、液位超高/超低自动报警功能、压力异常报警功能、温度异常报警功能。

第一,DCS系统。DCS系统充分融合了系统控制技术、网络通信技术、计算机技术以及多媒体显像技术等四种先进技术为一体,能够在一定程度上代表工业自动控制技术的发展水平。在应用危险工艺自动改造中氯化反应控制方案的过程中装配DCS分散控制系统能够有效提升生产设备的平稳程度和控制精度,优化了生产工艺指标,其生产自动化水平也得到了有效提升。DCS系统集散控制系统作为一种典型的多级计算机系统工程,借助于通信网络可以过程控制级组、监控级组连接成为一个整体,特别适合于大规模的连续过程控制。

第二,ESD系统。相对于DCS系统,ESD系统的安全级别要显著高出不少,这主要是因为ESD系统根据完全独立的原则,所以它和DCS系统是相互独立的。通产而言,ESD系统没有进行人为干预的必要性,因而一般情况下它处于静态中。但是ESD系统作为一种安全保护系统,它必须要实时动态监测生产装置的安全可靠性,因此它必须要具备高于生产过程控制的优先等级。具体而言,如果化工生产装置出现了紧急情况,则ESD系统可以直接下达保护联锁信号,而不需要DCS系统的“允许”,因此,可以更加快速地保护现场的生产设备,防止因为事故未得到有效控制而造成更大的损失。在发生紧急情况时,相对于ESD系统,操作人员需要在危急时刻做出判断与相应操作时,其不可靠性和滞后性非常显著,根据相关资料统计,如果操作人员需要紧急情况发生后的1min内做出决策,其决策正确率仅为0.1%。由此可见,ESD系统设置则显得非常必要。

2基本单元控制模式简介

第一种模式:危险物体储罐控制模式。首先,仪表控制设计。设计的具体要求主要体现在以下三个方面:(1)温度仪表控制设计,主要包括远传温度指示仪表、就地温度指示仪表,并且这两种仪表具备温度异常报警功能,对于具有加热系统的则需要设计温度调节功能。(2)流量仪表控制设计,主要在进料管线和出料管线上面装配流量仪表。(3)液位仪表控制设计,主要包括远传液位指示仪表、就地液位指示仪表,另外,还具有液位过高/过低报警功能、过高/过低液位联锁功能。其次,安全控制装置。设计的具体要求主要体现在以下7个方面:(1)装配有阻燃式呼吸阀。(2)为了能够让罐内氮封压力维持在正常范围内,装配有氮封压力调节。(3)超高液位联锁、液位过高/过低报警、液位远传指示、液位现场指示、现场流量指示。(4)能够进行压力指示和压力异常报警,并与温度联锁实现冷却水地自动化喷洒。(5)装配有有毒气体浓度监测报警设备与燃气体浓度监测报警设备。(6)装配有温度指示、温度异常报警和温度联锁设备。(7)装配有泡沫灭火设备。

第二种模式:蒸馏塔系统控制模式。蒸馏的主要目的便是分离混合液,使其达到某种纯度标准,是目前最为常见的传质过程。参数调节主要包括回流量调节、加热量调节、冷却两调节、釜液量调节、馏出量调节以及进料量调节等方面,主要是调节回流比、回流罐液位、产品量、进料量、塔釜液位以及压力等参数。

3氯化反应的优化控制方案

目前一些企业依然采用人工或半自动的方法来控制反应过程,依靠一定人工判别及控制。下面是某企业在自控改造前应用的控制方案有以下几点。

第一,反应过程:在6000L反应釜中加入水300kg,三氯甲烷1500kg,巯基吡啶钠盐300kg,搅拌冷却到0℃,逐渐通入次氯酸钠400kg并保温反应2h后得到氯化成品。

第二,流程控制叙述:此反应控制仅对反应釜夹套冷冻盐水进行调节和连锁。受监控参数主要为反应釜内压力和温度。控制方案为:根据温度来调节冷冻盐水流量,已到达保温效果;当温度或压力达到上线时,连锁全开冷冻盐水阀门。此自控方案无法满足氯化反应的监控要求,安全联锁也不足以到达足够的安全效果。针对以上不足,提出新的自控改造方案:首先,根据氯化反应的工艺监控参数以及反应的危险性,在这里将设置双仪表分别进入DCS和 ESD系统进行必要的调节和安全联锁。其次,对氯化反应釜温度和压力、氯化反应釜搅拌速率、氯化剂进料流量、冷却系统中冷却介质的温度、压力等进行监控。

当反应釜内温度高、压力高及电机故障时,ESD系统联锁控制冷冻盐水阀门全开,切断次氯酸钠进料。在反应进行时监控次氯酸钠的流速,瞬时调节流速;并累积其流量,当达到一定量时,切断进料阀。此外,若氧化剂是氯气等高毒物时,对于阀门的选型建议使用隔膜式阀门,以保证阀门关闭时不泄露。对于一个现代大型生产厂家来说,DCS系统已经存在,只是需要补充一套ESD系统。仪表和阀门的维护也只是在日常工作中增加了一些工作量。相比其安全性,此投资还是比较有价值的。

参考文献

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