氯化氢合成生产过程自动化可行性研究

氯化氢合成生产过程自动化可行性研究

常德福 朱建兵 李文波

新疆中泰 (集团 )有限责任公司 乌鲁木齐 830019

【摘 要】本文对氯碱生产中的氯化氢合成工序自动化改造可行性进行了分析，并对自动化改成中技术重点和控制要点进行了阐述。

【关键词】氯化合成；自动化控制；影响；氯碱生产；执行器；气液分离器

1氯化氢合成原理和生产流程

氯化氢生产的主要原料是氢气和氯气，利用氢气和氯气在低温、常压和没有光照的条件下在合成炉中燃烧生成成氯化氢气体送至下游工序的一个中间过程。

反应式如下：

H2 + Cl2 = 2HCl + 18421.2J

2自动化控制的工作原理

自动化控制就是利用一些设备代替所有人为操作的过程，即所有动作、过程均自动执行、进行，直到达到预期的目标的一种无人为操作的控制过程。

本工序主要控制的是进入氯化氢合成炉的氢气和氯气的气体流量，使进入进入合成炉的气体按照预期的配比进行合成，达到理想目标

3 自动化控制的影响因素

本装置采用横河HS3000系列DCS进行采集控制，对采集的信号进行分析、比较，输出调节指令，直到采集的信号达到目标参数和控制要求。

在目前自动化控制领域中，自动化控制系统与系统使用环境、操作环境、测量设备性能、执行器的性能等均有重要的关系，任何一项发生变化都会引起整个系统的变化、波动，因此自动化控制的影响因素要综合考虑。

本文主要研究分析的就是气体流量控制的影响因素的排除，投入自动化控制的可行性。

3.1系统使用环境对自动化控制系统的影响

系统使用环境是指工艺介质环境、工艺设备管道等对自动化控制的影响，工艺介质环境、工艺设备管道等对自动化控制的影响主要体现在测量方面，在氯化氢生产过程中流量测量重要的环节。

目前在流量测量领域中对混合介质流量的测量手段比较单一，也不能非常准确的测量，在我单位主要测量手段是标准节流孔板进行测量，是根据节流装置前后压力差值和流量的物理计算公式得到测量结果。在氯化氢生产过程中因气体中含水，因此测量的是混合介质，混合的气体介质流速不稳定，在经过标准孔板时压力不稳定，这样使测量到介质流量波动较大，从而使跟踪的执行器也随之波动这是工艺环境影响自动化控制的主要原因之一。另外仪表测量部位不合理致使测量不真实是工艺环境影响自动化控制的另一个原因。

3.2人为操作对自动化控制系统的影响

在我单位氯化氢合成工序中,上游送过来的氢气和氯气进入总管,再由总管分配至4台合成炉中,同时在总管部位设置有手动回流、放空阀,在不时地对总管压力进行调节,在这种情况下,总管的压力就会波动,影响整个系统的压力,对进合成炉的流量氢气氯气流量调节就会不稳定,因此在系统投入自控时人为干预也是自动化控制系统的一个影响因素。

3.3执行器的性能影响

在任何一个控制系统中,指令取决于控制器,结果在执行器体现,因此在氯化氢生产过程中自动化控制的主要的一个前提是一台相当稳定调节性能细致的执行器,否则都会影响工艺指标,从而影响整个过程。

4 自动化控制的影响因素排除方案

4.1气液分离器的作用及工艺改造

气液分离器是一种利用气液比重不同，在一个突然扩大的容器中，流速降低后，在主流体转向的过程中，气相中细微的液滴下沉而与气体分离，或利用旋风分离器将气相中细微的液滴被进口高速气流甩到器壁上，碰撞后失去动能而达到与转向气体分离的目的。

我单位在上游工序出口处设置有气液分离装置但是分离不彻底，在到达氯化氢合成工序后仍有大量的水分，因此在本工序又增加了缓冲罐来缓冲分离，效果还是不彻底，特别是天气变化时水分含量也不同，含水量不稳地，并且缓冲罐要定时的排水，否则影响气体流速和压力从而直接导致流量不稳定，因此考虑以串联的方式增加气液分离器减少水量，采用双重或多重分离的方式，从工艺角度进行改造，减少气体中的水分，以达到气体提纯或者叫气体干燥的目的，从而使测量稳定，具备投入自动化控制的条件，减少人工调节。

4.2标准孔板的优化补偿

标准孔板可用于测量管道中液体、气体、蒸汽的流量。标准孔板是按国标GB/T2624-93进行设计制造，按JJG640-94进行检定。无需实流标定。标准孔板可以采用角接取压（包括环室取压）、法兰取压或D-D/2取压三种取压方式。按国标规定进行设计、制造和检定标准孔板无需实流标定，精度高，结构简单，制造成本低,但压力损失较大。标准孔板广泛用于石油、化工、冶金、电力等行业。是迄今为止应用最多的一种流量计。

本工序使用的是法兰取压测量方式，但是在目前测量存在问题

一、孔板制作是按照理想状态下干燥气体介质的物理性能进行制作的，因此在实际使用过程中孔板的使用介质与设计不符，所以孔板是不适用与当前介质的测量，优化方案是确定生产过程中气体实际含水量指标，确定介质的实际物理性能，针对此项应做一分析，在各季节取一周期（7天）的气体样进行分析，查看周期内的平均含水量，取四个季度的平均含水量进行制作孔板，再利用DCS在程序中进行补偿，使测量无限接近真实值。

二、孔板流量计测量范围的使用与设计不符，在开车时使用的流量不达标，不符合操作法要求，流量偏低，因此应工艺要求，将变送器测量范围人为修改，这样计算出的实际流量是不准确的，这是流量测量不准确的一个因素，因此此项应结合一项进行，通过实际的参数计算出理论数据，重新设定，以确保测量的准确性。

4.3执行器对自动控制的影响及排除

执行器在工业自动控制过程中是代替人工进行需要的操作，不但降低了人们的劳动强度，也保证了人身的安全，而且还提高了生产效率。执行器是在工业生产过程自动控制系统中，以调节仪表或其他控制装置的信号为输入信号，按一定调节规律调节被控对象输入量的装置。它是一种工业自动化仪表，如调节阀、挡板和电磁阀等均属此类。

执行器在整个自动控制回路中它的性能决定着自动控制的稳定性,所以执行器的选用在自动控制中有着至关重要的作用,制作精密的执行器动作越精细,越能达到控制的目标,本工序使用的是费希尔公司生产的执行器、费希尔 DVC6000定位器,是很先进很精密的组合设备.要减少或排除来自执行器的动作误差造成的影响就必须在选用设备时就要求严谨,合理的选用符合实际应用的设备.就能在使用时排除执行器的性能误差,

5 氯化氢合成生产过程自动化可行性研究重点

氯化氢合成生产过程自动化是国内同行业中的一个难题, ,经过对山东省多个同行业的考察学习以及交流，并在实际应用过程的观察和了解，我认为在氯化氢合成生产过程中实现自动化的重点问题是,混合介质的控制、提纯干燥是主要问题，其次是测量仪表的选用和补偿措施是另一个重要问题，克服上述两个问题，将是氯化氢合成生产过程实现自动化的研究重点

6结论与建议

6.1结论及认识

氯化氢合成生产过程自动化可行性研究我认为应主要从被测介质和测量仪表两个方面进行，被测介质的混合性决定了其研究方向，第一：克服气液分离的问题，必须要达到较高的干燥度，才能保证流速稳定。第二：克服测量仪表的补偿问题，即要补偿压力、温度参数指标，补偿后才能使测量准确等问题，拿出方案和计算公式。

6.2建议

要实现氯化氢合成生产过程自动化必须从介质和仪表设备的优化两方面着手，两者结合实际，逐步达到投入自动化控制的条件

6.3结语

综上所述，要实现氯化氢合成生产过程自动化企业应大力优化生产过程指标控制，将指标的精细化控制作为重中之重，严要求，精控制，才能逐步将氯化氢合成生产过程所需的原料介质优化，达到实现自动化的目的。

[1] 乐嘉谦 主编 仪表工手册（第二版） 化学工业出版社，2004-1-1

[2]陆忠兴,周元培 主编 氯碱化工生产工艺 氯碱分册 化学工业出版社，1995

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