比值自動控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)在氯化氫合成中的應用

文/張慧霞

初期生產(chǎn)氯化氫需要人工觀察火焰，控制氯氣和氫氣的流量，這種生產(chǎn)方式有很多弊端?？赡苁锹葰夂蜌錃獾牧髁慷紱]有發(fā)生變化，但是生成氯化氫的純度卻不符合標準。又或者是在氫氣流量波動大時，人工沒有及時發(fā)現(xiàn)，導致操作失誤，使得氫氣的壓力突然降低，又沒有及時采取措施，降低氯氣的流量，最終生成的氯化氫質(zhì)量不達標。而比值自動控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的出現(xiàn)能夠有效解決上述問題。

1 比值自動控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的兩種方案

在目前的發(fā)展階段中，比值自動控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)有兩種類型，簡單來說就是相乘和相除。其中相乘方案指的是主物料和比值系數(shù)作乘法，從物料的設定值就是二者相乘的值。該方案的優(yōu)點是結(jié)果相對穩(wěn)定，但是也有一定缺點，就是不能精準獲得主物料和比值系數(shù)的動態(tài)比值。而相除方案則恰好相反。在目前的發(fā)展階段中，應用較多的是相乘方案。比如某公司在生產(chǎn)氯化氫時使用的設備是氯合成爐，在配比調(diào)節(jié)氯氣和氫氣流量的工作中，選擇的就是相乘雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，獲得了良好的應用效果。

2 比值自動控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作原理

2.1 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)

在實際的工作中，需要保證氯堿系統(tǒng)能夠持續(xù)正常安全生產(chǎn)，而其中的關(guān)鍵性決定因素是氯氣和氫氣流量的測定，只有良好測定，才能保證實現(xiàn)有效的自動比值控制。在實踐環(huán)節(jié)中要把氯氣真值流量作為主流量。氫氣真值流量作為副值。主流量用Q1表示，副值用Q2表示。相互之間能夠起到校正的作用。選擇的調(diào)節(jié)系統(tǒng)不僅要經(jīng)濟效益良好，而且還要保證符合工藝要求。單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成是一個隨動的閉環(huán)控制回路，內(nèi)部存在的主物流量部分則是開環(huán)狀態(tài)。在計算完主流量的比值之后，會傳出相應的信號，而這個信號會與副值傳出的信號成一定比例。這種方式有較為明顯的優(yōu)勢，就是所得到的兩種物料流量的比值是比較精確的，具體實施起來也非常便捷。如果流量出現(xiàn)了較大的變化情況，負荷變化也非常頻繁。在調(diào)節(jié)副流量的過程中，就會出現(xiàn)較大的偏差值，這就意味著控制器給定的值也存在較大偏差。由此可知，有些化學反應過程嚴格對動態(tài)比值有嚴格的要求，此時單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)則并不適用。

2.2 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)

當主流量也要求保持定值，就需要為主流量也設置一個閉合控制回路，控制主、副流量之間的比值要依靠比值器來實現(xiàn)。這個比值器由定值控制系統(tǒng)和隨動控制系統(tǒng)共同組成。能夠有效保持兩個流量的比值關(guān)系，與此同時也能保證總流量數(shù)值不變。各種控制方法有著十分明顯的優(yōu)勢，與采用兩個單回路流量控制方式相比更加穩(wěn)定。運用雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，即使主流量失調(diào)，也能持續(xù)保持原有的比值。

3 在氯化氫合成中應用比值自動控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的具體操作

在壓力自動調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)壓作用下，氯氣離開氯堿系統(tǒng)，并進入其中，會在穩(wěn)壓作用下流入氯氣緩沖罐。氫氣也是同樣的流動方式，會順利進入氫氣緩沖罐。之后兩種氣體都會通過各自管線上的彎道流量計，并依次通過流量調(diào)節(jié)閥和連鎖切斷閥。系統(tǒng)中共有大小兩種手動人工截止閥，這兩種氣體會依次通過，并按照既定比例，進入合成爐，該合成爐屬并列形式，最終在燃燒作用下生成氯化氫氣體。在這個過程中，系統(tǒng)的安全容易受到威脅，比如工業(yè)指標的波動值突然超過了系統(tǒng)設定的極限值。當系統(tǒng)安全出現(xiàn)問題，連鎖切斷閥就會收到信號，并采取相應措施，此時原料氯氣的供應就會停止，氫氣的供應也會停止，進而有效避免發(fā)生燃燒爆炸事故。另外實發(fā)原料器也有可能出現(xiàn)劇烈波動的不良狀況，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)在應對這種情況時有一定優(yōu)勢，如果實發(fā)原料器的波動幅度較小，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)會盡量控制，達到完全抑制波動的效果，如果實發(fā)原料器的波動幅度較大，會直接采取報警方案。此時氯化氫的產(chǎn)品質(zhì)量就能得到保證，生產(chǎn)裝置也能安全穩(wěn)定運行。采用比值控制手段調(diào)節(jié)進入合成爐的氫氣和氯氣的流量，如果進入合成爐的氫氣流量發(fā)生變化，那么進入合成爐的氯氣流量也會產(chǎn)生相應變化，自動控制在比值器的運算功能中實現(xiàn)。

4 應對異常情況的有效措施

生產(chǎn)氯化氫氣體會受到一些突發(fā)情況的影響，包括工業(yè)參數(shù)大幅度波動。而且在開停車時也會發(fā)生異常狀況。為此要設置氯化氫合成生產(chǎn)安全聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。安全聯(lián)鎖控制要有緊急跳車控制功能。當氯氣、氫氣任意一個切斷閥出現(xiàn)關(guān)斷情況時，切換開關(guān)“連鎖/旁路”上的“連鎖”會啟動。此時就能實現(xiàn)在異常情況下，切斷氯氣、氫氣進入合成爐?？焖偾袛郪CM 工序，快速打開氯化氫石墨吸收塔，自動置換進合成爐的氯氣，快速打開吸收水的控制閥。此時氯化氫氣體就能被及時吸收，保護系統(tǒng)的安全。在調(diào)節(jié)氯氣和氫氣的比值時，受到某種原因的影響作用，動態(tài)比值的系數(shù)有可能會大于事先設定比值系數(shù)的上限。此時由于氫氣過量，會導致合成的氯化氫氣體不純。針對這一問題，也要引入安全連鎖裝置?？紤]到合成爐的點火由人工完成，要減少氯氣、氫氣的調(diào)節(jié)閥，同時還應該關(guān)斷切斷閥。通過報警和連鎖，保證能夠及時發(fā)現(xiàn)氯氣、氫氣的超標情況，并快速把不合格的氯化氫氣體送入至酸吸收系統(tǒng)中。

5 總結(jié)

綜上所述，將比值自動控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)應用與氯化氫合成中取得了良好的成效，在實際的運行中，效果十分穩(wěn)定，能夠有效減少操作人員的工作量，大大降低人工勞動強度，為企業(yè)縮減人工成本。此外在調(diào)節(jié)氯氣和氫氣的值時，通過操作監(jiān)控畫面實現(xiàn)快速調(diào)節(jié)，有效提升氯化氫氣體的生產(chǎn)質(zhì)量。