氯化氢合成工序安全运行措施

氯化氢合成工序安全运行措施

王健磊史先明张冬冬

新疆中泰化学阜康能源电解车间新疆831500

摘要：分析了氯化氢石墨合成炉运行过程中存在的安全风险，从设计、运行、维护方面，提出了安全运行措施。

关键词：氯化氢；合成炉；安全运行

引言

氯碱化工是以工业用饱和盐水溶液经过直流电解的方法来制取氢氧化钠及副产物氯气和氢气，并以它们为原料生产一系列化工产品，应用于化学工业。以氯为原料生产的产品在逐年增加，并在聚氯乙烯、异氰酸酯、氯丁橡胶等氯产品的拉动下，我国氯碱工业发展迅速。其中，氯化氢的生产，是以氯气和氢气燃烧合成反应生成氯化氢气体，氯化氢的水溶液即为盐酸，主要应用于染料、香料、药物、腐蚀抑制剂及各种氯化物等产品。在氯化氢生产过程中，氢气压力是氯化氢生产升降负荷和紧急处理的重要参数之一，以此对工况数据进行训练，达到安全生产的目的;在氯、氢流量比值调节中，既要对流量检测设备进行诊断避免误操作，还要通过Fuzzy－PID混合控制其配比流量;从系统平衡和安全的角度考虑，原料氯气、氢气和产品氯化氢生产装置的运行异常，威胁着氯化氢生产安全、环境保护和系统平衡。总之，氯化氢生产的智能运行至关重要。由人工调节到机器学习、智能自动训练，大大提高了氯化氢生产的稳定性，安全性及环保等方面也得到了有效的控制。

1氯化氢合成炉运行中存在的安全风险

1.1超温

正常运行时，若合成炉循环冷却水停水或循环水不畅，合成炉内热量不能及时带出，温度不断升高，严重时将石墨炉体烧穿或解体，炉膛内进水，造成合成炉熄火，氢气与氯气形成爆炸性混合物，遇炉内局部高温发生爆炸。

1.2过氢

氯化氢合成过程中采用过氢操作，如果氯系统突然压力降低，氯气与氢气在石英灯头不能充分混合燃烧，进炉氯气、氢气压力和流量的波动造成氯、氢配比不当，使合成后的氯化氢气体中夹带大量过剩氢气。会影响氯乙烯合成转化率，造成转化尾排量增大，盐酸吸收尾气排空管氢气摩擦产生静电，雷雨天气易发生尾气排空着火事故。

2氯化氢合成工序安全运行措施

2.1增加在线氯化氢纯度与游离氯监测设施，优化合成系统安全联锁的投用

为了使氯化氢合成系统运行平稳、安全、可靠，

项目组经过论证，将氯化氢合成系统中的重要参数指标纳入公司安全联锁系统。方案如下:如出现氯化氢合成炉内游离氯超标，当游离氯体积分数达2×10－5时，则系统报警，操作人员立即手动调节增大氢气进炉量，减小氯气进炉量，同时取样分析游离氯含量。游离氯含量正常后，恢复氢气和氯气流量到正常指标。当游离氯体积分数达到4×10－4时，合成工序自动紧急切断乙炔，操作人员手动将氯化氢切换到吸收装置。而要实现安全联锁就要增加在线氯化氢纯度与游离氯含量监测设施，在氯化氢总管上增加1台氯化氢冷却器，氯化氢气体进入在线分析仪前通过冷却器降温除去冷凝酸;同时增加1台在线氯化氢纯度与游离氯含量分析仪对氯化氢进行在线监测分析。

2.2增设安全仪表系统

为进一步提高生产装置的安全稳定性，彻底消除DCS故障时生产装置失控的重大隐患，2021年金泰氯碱根据现场运行情况增设了安全仪表系统，使生产装置完全符合国家及地方政府的有关规范要求。通过配套独立的流量计、远传压力表等远传仪表，设置了更为严苛的联锁条件，彻底消除了由于人为误操作或设备、阀门及远传仪表故障给生产运行带来的重大威胁，避免了DCS故障下生产装置失控情况的发生，氯化氢合成炉的安全、稳定、高效运行得到有力保障。

2.3火焰配比、纯度监测系统

当前国内氯化氢火焰监测主要基于视频监控及人工目视的方式。火焰检测系统是目前国内基于图形识别技术的集监测、识别及报警于一体的火焰检测系统，由计算机代替肉眼观察火焰颜色、亮度、形状、频率等要素，可直接得出氯氢配比值。高清摄像机通过实时监测氯化氢火焰图像并上传到PC端，由图像处理软件进行图像识别、对比分析、建立数学模型、运算处理等，最后计算出氯氢配比值，同时对过氢过氯等异常现象进行报警输出，并将这些输出数据传给DCS，由DCS进行自动调节或紧急停车。(1)火焰断火、偏烧保护。由仪表检测系统代替人工检测、判断，实现实时监测，及时发现合成炉断火，并进行报警，为合成炉设备安全生产提供保障。(2)火焰颜色发红、发暗报警。由仪表检测系统代替人工检测、判断，实现实时监测，及时发现合成炉火焰发红、发暗的异常情况，并进行报警，为合成炉设备安全生产提供保障。(3)过氯保护。由仪表检测系统代替人工检测、判断，实现实时监测，及时发现过氯，将供气改为氯化氢吸收，保障后序氯乙烯合成工序安全稳定运行。(4)氯化氢纯度检测。由仪表检测系统代替人工检测、判断，实现实时检测，在稳定生产的情况下实现氯氢体积比调节，提高氯化氢纯度，节约氢气。

2.4强化人员培训教育

在现场安全管理过程中，人的因素是最不可控的，因此，提高岗位人员的安全意识和操作水平意义重大。金泰氯碱有一套完整的培训演练制度，并严格执行年初制定的年度培训及事故演练计划，从安全知识、岗位危险化学品、安全防护器材、行业事故案例分析、工艺流程、生产原理、系统联锁、装置防冻措施、日常操作经验分享等与岗位生产密切相关的知识及操作作为培训演练内容，鼓励全员参与，使岗位人员全面掌握本岗位涉及的危险化学品特点及相关急救知识，熟练掌握岗位现场异常处置过程。通过“一带一”师带徒的形式对新员工进行培训教育，使其快速掌握岗位工艺流程、生产原理、工艺指标及日常操作，并取得了良好成绩。

2.5改造氯化氢吸收装置的部分设施，增加氯化氢合成系统的自动控制点位

氯化氢分配台、制酸分配台和盐酸总管等设备、管道上均安装的是手动隔膜阀。项目组经过论证，决定将以上手动阀门改为调节阀，实现与出炉氯化氢压力变送器的联锁控制，氯化氢流量调节和盐酸吸收系统的切换操作等就可实现自动控制。工艺联锁步骤设置为:在系统正常运行制酸时，由操作人员在DCS上手动控制分配台上的调节阀，根据氯化氢总管流量计显示数据来调节氯化氢流量。当系统异常需紧急停炉时，进炉氢气、氯气调节阀选择手动紧急降负荷，上塔吸收水调节阀快速打开，制酸分配台氯化氢调节阀和吸收塔调节阀、盐酸总管程控阀快速打开，操作人员可在DCS上手动将氯化氢切换到吸收装置。

2.6设备异常诊断功能

流量测量信号异常。氢气、氯气流量测量是通过节流装置前后产生的差压信号，经变送元件开方后转换为流量电信号。在检测运行过程中，不可避免会有故障发生，如导压管线腐蚀、三组阀正室和负室堵塞、平衡阀内漏、放大器故障、连接导线虚接或短路都会造成信号输出最小值或最大值或输出不随实际流量变化，即使采用通过流量的交叉限制，常规的PID调节是无法保证合成炉反应的分子比，安全运行得不到保证。

结语

安全和环保是化工企业生产运行离不开的永恒话题，金泰氯碱氯化氢合成工序在生产运行过程中采取一系列措施，通过自动化改造、合成炉联锁升级、安全仪表系统、岗位优化及气体检测报警系统进一步提升了装置可靠性，从本质上保证了氯化氢合成工序的安全、稳定、高效运行。

参考文献

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