比值自动控制调节系统在氯化氢合成中的应用

2019-12-02张慧霞

电子技术与软件工程 2019年6期

文/张慧霞

初期生产氯化氢需要人工观察火焰，控制氯气和氢气的流量，这种生产方式有很多弊端。可能是氯气和氢气的流量都没有发生变化，但是生成氯化氢的纯度却不符合标准。又或者是在氢气流量波动大时，人工没有及时发现，导致操作失误，使得氢气的压力突然降低，又没有及时采取措施，降低氯气的流量，最终生成的氯化氢质量不达标。而比值自动控制调节系统的出现能够有效解决上述问题。

1 比值自动控制调节系统的两种方案

在目前的发展阶段中，比值自动控制调节系统有两种类型，简单来说就是相乘和相除。其中相乘方案指的是主物料和比值系数作乘法，从物料的设定值就是二者相乘的值。该方案的优点是结果相对稳定，但是也有一定缺点，就是不能精准获得主物料和比值系数的动态比值。而相除方案则恰好相反。在目前的发展阶段中，应用较多的是相乘方案。比如某公司在生产氯化氢时使用的设备是氯合成炉，在配比调节氯气和氢气流量的工作中，选择的就是相乘双闭环比值控制系统，获得了良好的应用效果。

2 比值自动控制调节系统工作原理

2.1 单闭环比值控制系统

在实际的工作中，需要保证氯碱系统能够持续正常安全生产，而其中的关键性决定因素是氯气和氢气流量的测定，只有良好测定，才能保证实现有效的自动比值控制。在实践环节中要把氯气真值流量作为主流量。氢气真值流量作为副值。主流量用Q1表示，副值用Q2表示。相互之间能够起到校正的作用。选择的调节系统不仅要经济效益良好，而且还要保证符合工艺要求。单闭环比值控制系统的主要构成是一个随动的闭环控制回路，内部存在的主物流量部分则是开环状态。在计算完主流量的比值之后，会传出相应的信号，而这个信号会与副值传出的信号成一定比例。这种方式有较为明显的优势，就是所得到的两种物料流量的比值是比较精确的，具体实施起来也非常便捷。如果流量出现了较大的变化情况，负荷变化也非常频繁。在调节副流量的过程中，就会出现较大的偏差值，这就意味着控制器给定的值也存在较大偏差。由此可知，有些化学反应过程严格对动态比值有严格的要求，此时单闭环比值控制系统则并不适用。

2.2 双闭环比值控制系统

当主流量也要求保持定值，就需要为主流量也设置一个闭合控制回路，控制主、副流量之间的比值要依靠比值器来实现。这个比值器由定值控制系统和随动控制系统共同组成。能够有效保持两个流量的比值关系，与此同时也能保证总流量数值不变。各种控制方法有着十分明显的优势，与采用两个单回路流量控制方式相比更加稳定。运用双闭环比值控制系统，即使主流量失调，也能持续保持原有的比值。

3 在氯化氢合成中应用比值自动控制调节系统的具体操作

在压力自动调节阀的稳压作用下，氯气离开氯碱系统，并进入其中，会在稳压作用下流入氯气缓冲罐。氢气也是同样的流动方式，会顺利进入氢气缓冲罐。之后两种气体都会通过各自管线上的弯道流量计，并依次通过流量调节阀和连锁切断阀。系统中共有大小两种手动人工截止阀，这两种气体会依次通过，并按照既定比例，进入合成炉，该合成炉属并列形式，最终在燃烧作用下生成氯化氢气体。在这个过程中，系统的安全容易受到威胁，比如工业指标的波动值突然超过了系统设定的极限值。当系统安全出现问题，连锁切断阀就会收到信号，并采取相应措施，此时原料氯气的供应就会停止，氢气的供应也会停止，进而有效避免发生燃烧爆炸事故。另外实发原料器也有可能出现剧烈波动的不良状况，自动调节系统在应对这种情况时有一定优势，如果实发原料器的波动幅度较小，自动调节系统会尽量控制，达到完全抑制波动的效果，如果实发原料器的波动幅度较大，会直接采取报警方案。此时氯化氢的产品质量就能得到保证，生产装置也能安全稳定运行。采用比值控制手段调节进入合成炉的氢气和氯气的流量，如果进入合成炉的氢气流量发生变化，那么进入合成炉的氯气流量也会产生相应变化，自动控制在比值器的运算功能中实现。

4 应对异常情况的有效措施

生产氯化氢气体会受到一些突发情况的影响，包括工业参数大幅度波动。而且在开停车时也会发生异常状况。为此要设置氯化氢合成生产安全联锁控制系统。安全联锁控制要有紧急跳车控制功能。当氯气、氢气任意一个切断阀出现关断情况时，切换开关“连锁/旁路”上的“连锁”会启动。此时就能实现在异常情况下，切断氯气、氢气进入合成炉。快速切断VCM 工序，快速打开氯化氢石墨吸收塔，自动置换进合成炉的氯气，快速打开吸收水的控制阀。此时氯化氢气体就能被及时吸收，保护系统的安全。在调节氯气和氢气的比值时，受到某种原因的影响作用，动态比值的系数有可能会大于事先设定比值系数的上限。此时由于氢气过量，会导致合成的氯化氢气体不纯。针对这一问题，也要引入安全连锁装置。考虑到合成炉的点火由人工完成，要减少氯气、氢气的调节阀，同时还应该关断切断阀。通过报警和连锁，保证能够及时发现氯气、氢气的超标情况，并快速把不合格的氯化氢气体送入至酸吸收系统中。