◎ 侯亚中

引言

化工生产过程大多涉及高温高压，或含有易燃、易爆、有毒有害物质等，一旦生产过程中出现异常问题且控制不当，极易引发较为严重的安全生产事故。因此化工工艺中存在的安全注意点要重点关注，通过安全性分析，进行联锁设计，并论证联锁的可行性和操作性，最后投入相应联锁系统，在生产中不断检验和优化联锁投用效果，及时纠正改进。通过联锁设计投用，和在线仪表很好的结合实现无人操作，程序控制，当突发情况发生时将从业人员的伤害降至最低，将误操作消除，将处理效率大大提高，从而实现安全和效益的最大化。以下从几个方面举例进行分析：

1.公用系统安全性分析

红四方离子膜烧碱工艺中大量的使用气动阀来进行气液相的压力调节、流量调节、液位调节和温度调节等，一旦出现仪表气源压力供应不足，系统将会失控，可能出现超温超压、有毒物质泄露、甚至发生爆炸的危险。对策：仪表气源压力设计报警值，当出现气源压力降低时，及时提醒工作人员进行处理，当处理不及时或处理不了，压力进一步降低，设计停车联锁，在气源最低控制压力时及时停车，系统泄压，自动氮气置换。压力仪表可能出现故障或不准，造成系统不必要的停车，设计联锁时可考虑不同点安装压力仪表，进行三取二联锁给予解决。联锁值的确定由气动阀最低控制压力决定。

山西寿阳乙二醇生产中反应器温度通过控制汽包压力进行降温。合成系统循环气量很大，进行合成反应产生大量的反应热，当反应器冷却水供应出现问题时，很可能造成飞温，爆炸的危险。对策：在设计联锁时，考虑锅炉给水不足，及时切出反应器，联锁发讯端选取在进反应器冷却水流量。为保证系统稳定，设置流量低启备用泵和流量低低三取二联锁。

有机合成系统置换时，氮气压力与系统压力的压差来决定能否进行置换，压差低值时为了防止系统复杂组分进入氮气系统，应及时将氮气进口管线切断，设置切断联锁。

2.进出料异常安全性分析

离子膜烧碱生产中通过供给精盐水和循环碱液提供原料，通电发生电化学反应，生成所需要的32%的烧碱产品和循环淡盐水。当进出料异常情况时：

进料量过低，液位降低过快

危害：会导致电解槽供液不足，可能发生爆炸的危险。对策：设计高位槽液位低联锁，或者进料供应流量低联锁，当出现供应量减少时立即触发联锁，停止电解槽的通电反应。可根据联锁触发处理的情况选择联锁的发讯端。

系统出料异常，淡盐水循环槽或碱液循环槽液位较高

危害：循环反应系统出料不能及时外送，循环槽满液。淡盐水循环槽含有大量氯气，碱液循环槽含有大量碱液和氢气，发生满液泄露，危险性很大，同时电解槽电解液不能及时外送，电解槽可能发生泄露甚至爆炸的危险。对策：对电解系统及时联锁停车处理，尽快控制危险源，充氮置换，同时进行分析处理问题。

在煤制乙二醇生产中，合成气气头工艺流程较长，容易出现供应异常，当CO总管压力突然降低过快，可能会导致气相倒灌的危险。在分析对策时，当总管压力低值出现时，及时进行切断很有必要。可设置系统内外压差低值作为发讯端，增加紧急切断阀来进行控制切断系统供应。另外存在氧气参与的反应，当氧气管线压力较低时，为了防止系统易燃易爆的组分进入氧气管线，可设置压差低低联锁，来及时切断氧气供应。

3.系统组分含量异常安全性分析

在线分析仪表在组分控制中应用较广泛。在红四方天辰糊树脂的生产中，氯化氢是重要的原料之一。氯化氢主要是烧碱电解反应中产生的氯气和氢气来进行合成的。然而，氯气和乙炔气直接相遇，立即反应生成乙炔氯，速度快，同时放出大量的热。当合成的氯化氢气体中出现游离氯时，在混合器内与乙炔反应生成乙炔氯，易造成爆炸。为了避免危险的发生，当氯化氢总管在线游离氯超过一定指标时，及时将合成单体的HCL进口管线切断。在设计联锁时，为了避免仪表误差和故障，可设置两个游离氯在线分析，进行二取二触发联锁，保证系统的安全可靠运行。

在烧碱系统中，氯气泄露危险性很大，同时氯气分子量较高，氯气输送压缩难度较大，而氯气遇水有很强的腐蚀性，对输送设备要求极高。压缩系统一旦含水，水和Cl2反应生成HCl和HClO，HCl和HClO对高速旋转的叶轮腐蚀很快。为了保护压缩机，设计联锁时在压缩机进出口分别安装在线含水分析仪，进行二选二联锁。同时三级压缩分别配套无压回水冷却，并在回水管线安装游离氯在线分析，达到保护透平机的目的。

在山西寿阳煤制乙二醇生产中，反应器进口组分含量要求较为严格，经研究CO浓度存在最佳值，浓度超过一定值会造成系统压力上升较快，系统反应平衡打破，影响反应的稳定并造成危险。在设计联锁值时，需要设定CO浓度高限联锁，及时切断CO进料，控制稳定后，负荷很快能够恢复，确保系统的生产稳定运行和安全。MN性质极不稳定，温度和浓度较高均会分解发生爆炸的危险，组分含量和温度控制很关键。

4.超温超压安全性分析

高压窜低压：有机合成中，很多反应压力较高，产物降温冷凝后，往往借助系统压力差进行物料的输送，如果液位较低时会导致高压气相经减压阀进入到低压或者常压储罐，造成设备损坏甚至爆炸的危险。对策：液相经减压进入低压容器，闪蒸压力较易控制，主要防止气相窜压，设计联锁时以液位低限为发讯端，联锁触发及时切断减压阀。液位低限联锁同样可以用于液体输送过程防止气相窜至液相储罐；泵液位打空造成的设备损坏。

倒流：有机合成系统超温超压时有发生，氮气吹扫气源压力不稳，供应不足都很有可能导致复杂循环气进入氮气管线，危险性很大。对策：联锁设计时，系统反应单元的切除，系统压力的排放减压顺序很重要，需要做顺控，同时还要增设氮气进料口和关键位置的压差设定，当压差较低时宜采取氮气切断。防倒压的联锁在易燃易爆大循环气量的化工生产、加氧气管线、含氯有毒管线的置换都需要做好充足的安全防护。

超压：在反应快速的合成反应或者有机催化反应中，循环量和产量都很高，突然出现紧急停车时，新鲜气进口总管压力上升很快，控制不及时，会发生超压，甚至爆炸的危险。对策：通过设计联锁，打开泄压阀泄压，第一时间将隐患消除。例如压缩机停车时，防喘振阀门全开等。

超温：反应器温度往往反映了反应进行的剧烈程度，当系统反应失控，进料异常，冷却不足等，都会造成飞温超温的发生。出现飞温超温时，气体膨胀，催化反应更加剧烈，不及时控制会发生爆炸的危险。对策：异常时切断蒸汽加热；设置冷却水流量低低联锁，启动双泵；停止进料；切除反应器；自动系统置换等一系列联锁应对措施。

5.重要设备安全性分析

化工重要设备由于成本高，运行条件严格，操作精密，部分无备用，当出现损害或故障时，会造成严重的安全事故，同时经济损失也很大。为了保护设备在安全范围内运行，采取严格的联锁保护措施，可分为工艺保护联锁和设备保护联锁。

红四方烧碱系统氯气压缩机工艺保护联锁设计有氯含水联锁（氯含水超过350ppm二取二联锁），出口压力喘振的联锁等。设备保护联锁由生产厂家设计密封气、润滑油、各轴承温度、电机、轴振动位移等允许保护条件。当高速运行的设备工况异常时，能及时系统停车，避免设备发生事故。

结束语

通过对化工生产系统中各危险因素的安全性分析，思考可能发生的危险及可能造成的危险程度。对有重大危害的危险因素找出对策，设计出控制的联锁系统，将隐藏的重大危害缺陷消除，最后通过讨论评审实施应用联锁系统，从而实现企业的安全发展和安全效益的最大化。现在很多化工企业的创新和研发能力不断增强，很多中试项目不断可行并上马，系统全面的安全性分析和应对策略将是安全环保生产的重要保障。系统联锁的设计和应用将在自动化程度更高的未来起到更加重要的作用。