氯碱生产涉危工艺自动化控制及安全连锁改造

罗小青

（中盐株化集团湖南株洲412004）

氯碱生产涉危工艺自动化控制及安全连锁改造

罗小青

（中盐株化集团湖南株洲412004）

通过对危险工艺进行危险确定，完成了自动化控制及安全连锁的设计和施工改造，降低了运行风险，实现了生产过程的优化控制，确保了安全生产。

氯碱生产；危险工艺；自动化控制；安全连锁；改造

1 涉危工艺主要危险的确定

株洲化工集团诚信有限公司的电解工艺、氯化工艺、聚合工艺按国家安监总局有关文件规定，均属重点监管的危险工艺。对危险工艺生产的装置进行定量评估，计算出它们的固有危险度分值和固有危险度分级，评估结果见表1。

表1 生产装置固有危险度评估表

从固有危险度分析结果看，电解、氯乙烯及聚氯乙烯生产装置的固有危险度均为Ⅰ级，说明这些装置在正常平稳生产运行状态下的安全状态属“高度危险”的水平。

2 涉危工艺的改造情况

根据该企业工艺装置的安全特点，采用分散型过程控制系统（DCS）和常规仪表相结合的方案实现全厂的生产数据管理和生产过程控制。

2.1 离子膜电解工艺

2.1.1 电解生产装置的集中控制

电解主要生产装置采用DCS集中控制方式，设置如下控制室：（1）14万t/a离子膜烧碱主要生产装置设1个DCS控制室，4万t/a离子膜烧碱主要生产装置设1个DCS控制室，分别设4个DCS操作员站（各包括1个工程师站）。（2）二次盐水鳌合树脂塔控制由配套的PLC完成。（3）一次盐水过滤器控制由随机成套的PLC完成。（4）氯氢处理工段设有1个DCS控制室，操作工在操作室内对装置进行操作和控制。

2.1.2 电解安全设施及自动连锁装置

（1）电解槽温度、压力、液位、进槽物料流量设报警和连锁，当各项指标出现高或低时，DCS自动控制系统都能准确发出报警，各个对应阀门自动关闭或开启，电解槽自动停直流电。

（2）电解供电整流装置与电解槽供电设报警和连锁，当电解供电整流装置出现异常时，电解槽自动停直流电，电解槽停车。

（3）紧急连锁切断装置安装在操作室内，当出现异常时，如管道突然爆裂等，操作人员及时通过紧急停车装置切断电解槽的直流电，保证电解槽、离子膜等设备在得到很好的保护，避免事故进一步扩大。

（4）建立事故状态下氯气吸收中和系统，当电解槽突然跳闸发生事故时，进行安全连锁。当电解槽突然停直流电时，氯气往废氯气总管的阀门打开，关闭去氯气总管的阀门；中和系统内的碱高位槽放碱自动阀打开，碱放入吸收塔；氯气紧急吸收泵自动启动，氯气吸收中和系统紧急吸收事故状态下的氯气。

（5）可燃和有毒气体检测报警装置安装在电解厂房二楼，当有泄漏时，报警装置都能准确地发现异常情况。

（6）当电解停直流电时，氯氢压机与电解槽的联锁，氯氢压机自动停。

（7）液氯充装区采用声光报警控制液氯充装量。

2.2 氯乙烯合成工艺

（1）混合冷冻、转化工序主要生产装置采用DCS集中控制方式。生产装置设1个DCS控制室。操作工在操作室内进行操作和控制。

（2）合成工序安全设施及自动连锁装置。

a.混合器温度连锁。氯化氢和乙炔在混合器反应生成氯乙炔的过程中产生大量热，当混合器中的温度上升到设定温度时，系统发出报警连锁装置同时发出以下指令：同时关闭氯化氢进料阀、乙炔进料阀，即切断原料气危险源；打开一、二级水流泵的工业水阀和一、二级气相阀，分别降低氯化氢管道和系统压力；同时打开氮气阀对混合器进行充氮保护。

b.离心机电流连锁。当离心机电流高于设定值时，离心机进料阀关闭，离心机回流阀打开。

2.3 聚合生产

（1）结合聚合装置的特点和具体要求，进行了DCS控制系统硬件的配置和软件的组态设计。在聚合控制室设1套DCS系统，负责聚合、汽提.压缩冷凝、干包各工序的监控。氯乙烯DCS和聚合DCS联网。装置内水、汽计量进DCS系统。

a.加料操作的控制。所有的原辅材料都要通过既定的程序，自动、精确地加入聚合釜内，并且获得准确的聚合反应起始温度。

b.聚合过程的控制。自动控制密闭聚合过程的每个单元操作，包括聚合釜底阀检查、各种助剂的入料、聚合反应、事故停车、聚合釜出料和聚合釜清洗等。

（2）聚合工序安全设施及自动连锁装置。

a.聚合釜压力连锁系统。当聚合反应过程中出现超温、超压时，设定当聚合釜压力达到报警高限值时，连锁系统发出指令：打开聚合釜的气相总阀，利用釜内压力和排空阀组成的压力调节系统，打开排空总阀，泄出釜内压力，防止釜内压力过高而产生爆炸的危险。

b.聚合釜温度连锁系统。采用聚合釜内的反应温度与聚合釜的夹套循环水系统进行串级控制来达到控制聚合釜内的反应温度的目的。当聚合反应处于前期反应时，只开循环水小阀门来控制釜温，当聚合处于反应高峰期或超温时，大、小循环水阀门一起来控制聚合釜釜温，防止聚合釜超温而带来的超压危险。

3 危险工艺的改造过程

自动化控制及安全连锁系统由株化科人设计有限责任公司设计。20万t/a聚氯乙烯一期、二期自动化控制（DCS）分别采用日本横河、浙江中控公司、美国爱默生公司技术。18万t/a离子膜一期，二期自动化控制（DCS）由株化科人设计有限责任公司采用浙江中控公司技术。

4 自动化改造的符合性

根据国家安监总局下发的《首批重点监管的危险化工工艺安全控制要求、重点监控参数及推荐的控制方案》规定的电解工艺、氯化工艺、聚合工艺的重点安全控制的基本要求，对照改造情况，符合性评估如表2（1－3）所示。

表2-1 离子膜电解工艺生产线

表2-2 氯乙烯合成生产

表2-3 聚氯乙烯生产

5 结论

涉危工艺通过分散型过程控制系统（DCS）和常规仪表相结合的设计改造后，设备运行良好，自动化控制和安全连锁系统运行正常，实现了全厂的生产数据管理和生产过程控制，提高了自动化水平，稳定了工艺参数、保证了产品质量、减轻了劳动强度、确保了安全生产。

Automatic control and safety interlock transformation of security process of chlor－alkali production

LUO Xiao－qing
（Zhuzhou Chemical Group，Zhuzhou 412004，China）

The dangerous process level of chlor－alkali production was evaluated.The automatic control，safety interlock transformation and construction were completed.The production process was optimized，and ensure safety in production.

chlor－alkali production；dangerous process；automatic control；safety interlock；transformation

TQ086.3

B

1009－1785(2011)03－0041－03

2010－12－15