氯碱装置自动化提升总结

马连华

摘 要： 开始以为运行较为稳定，使用效果良好。但运行中暴露出了部分仪表设备存在不合理的地方，有些关键设备保护基础仪表自动化薄弱，需要耗费大量人员，有时造成原辅料浪费;有的工艺存在进一步优化的空间且安全连锁存在不足。针对氯碱装置生产过程中出现的不足之处，通过优化工艺，扩容系统，增加仪表，提高自动化水平，满足了工艺生产要求，逐步完善了仪表控制。

关键词： 碳酸钠;液化;次氯酸钠;仪表;技术改造

【中图分类号】TO114     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.37.146

智能工厂的三个建设阶段分别是“自动化”、“数字化”和“智能化”，“自动化”是夯实基础，提高可靠性，落实本质安全，提升安全管理水平。智能工厂的建设是信息化建设的长期目标，是一个任重道远、持续建设的过程，智能工厂的建设永远在路上。为提高公司的竞争力，解决生产中不足之处，工艺不断优化，仪表自控不断改进，仪表自动化水平不断提高。

1 预处理器自控阀改造

一次盐水经过前反应桶后经过加压泵进入加压容器，出口安装流量计和自控阀调节流量，加压容器液位采用液位和变频控制。半年以后，发现自控阀控制流量不准，造成液位波动，停车检查，发现隔膜调节阀膜片已被盐水冲刷磨损。分析原因是，为防止盐水对自控阀的腐蚀，采用3层隔膜阀，但由于盐水比较脏，为保证加压容器罐液位，自控阀开度比较小，流速大，造成冲刷严重。后改为钛材质调节蝶阀，问题得到解决，实际运行效果良好。

2 烧碱蒸发效体液位改造

烧碱蒸发效体在运行过程中不能出现断流情况，而碱液浓度大、温度高、腐蚀性强，在真空工况下运行。因此，效体液位的测量非常关键，以前采用过双法兰差压变送器、磁翻柱、射频导纳测量液位，但运行1年后，能液位计基本损坏，重要原因是真空、高温、腐蚀，很难有液位计满足此工况要求，磁翻柱液位计在长时间高温腐蚀下，存在维护量大的问题。经过考察，改为插入式导波雷达液位计，运行至今，稳定。导波杆采用纯镍，且可以人工加工弯曲，极大地保证了液位的连续测量。

3 次氯酸钠生产控制方案

乙炔工段与液化工段距离较远，生产使用次氯酸钠通过罐车运输，决定了次氯酸钠生产为间歇性生产，正常生产由现场人员操作完成。次氯酸钠生产分为配碱和次氯酸钠反应生成2部分。在配置碱液过程中，手动控制操作难以达到碱液浓度，因此，增加碱液配碱装置。次钠生产将32%的液碱加水稀释到16%左右。通过离心泵将配置的碱液打入次氯酸钠除害塔，氯气通过分配台切换閥KV-1301送入，由氯气调节阀控制流量，软水由外界带压送入过流量计调节阀调节流量进入除害塔。技术改造完成后液化次氯酸钠生产由中控根据液位实现了全程控制，降低了员工的工作强度，提高了效率。

4 碱栈台自动化控制方案

改造之前，32%液碱送往碳酸钠、一次盐水、液化、氯氢处理工段，采用现场手动启动送料泵，电话联系各工段，手动切换阀门，操作频次高，劳动强度大。通过仪表自动化改造，加装自控阀和流量计，通过DCS编程实现了各个工段按时按需按量送碱。提高了工作效率。通过碱储罐液位差统计流量，变成了由计算机统计流量，真正实现了现场无人操作，中控计算统计流量，达到了理想的效果。

5 碳酸钠生产控制方案

一次盐水工段使用碳酸钠为外买袋装，现场手动配置。为降低成本，技术改造利用天然气制氢尾气和废碱液连续间歇性生产液态碳酸钠。通过离心泵送入离子膜一次盐水界区。生产碳酸钠装置设备有2个并列反应器组成，一套生产，另一套备用。主要生产原料12%废碱液和制氢装置尾气。除反应器温度由自控阀控制外，其他原料全部由人工操作完成。正常生产每班切换一次操作。随着碳酸钠需求的增加，提高反应温度和压力，反应时间缩短。手动操作频次高，质量不稳定。针对以上问题提出了自动化改造，增加尾气、碱液自控阀和流量计。DCS编程将现场操作变为DCS自动控制后，产量增加一倍外，现场操作变为现场巡检。碳酸钠生产配碱工艺利用粒碱废水、落地碱水及30%碱液配制成12%左右的碱液，配碱时先加水，再加碱。生产碳酸钠时，通过调节阀将12%碱液控制在设定值，然后打开尾气自控阀，直到碳酸钠浓度达到所需质量指标。完成后切换到另一台反应器。

6 天然气制氢控制系统改造

天然气制氢装置为氯气氢气平衡生产增加的1套装置，为将天然气制氢装置与主装置无缝衔接，在烧碱装置控制域中增加1套远程控制站，将制氢装置模拟量数字量及所有控制方案植入DCS系统中，实现了系统的操作和现场控制无缝对接。

7 报警优化

报警设计是工厂安全设计的重要一环，报警管理的目的如下。

（1）升级报警管理过程，使之与现场实际相符;

（2）减少操作员报警处理的负荷，保证操作员能够有效处理信息;

（3）提供相关的，清晰的，易懂的报警，并能快速评估根源和有效性;

（4）建立报警持续管理框架，使其管理能力能够持续提高。

报警管理分别从技术和操作2方面进行优化。

从操作方面，建立报警手册：即识别人为产生的报警，针对该报警识别产生报警的操作，最后制定可量化的提前控制措施，在实际操作中验证并持续完善。从技术方面，采取自控回路优化、延时报警设置、条件报警设置等措施。对于一些周期性工作产生的报警，可采取设置条件报警的方式来解决。比如某装置的粗滤器需要定期进行反冲，在粗滤器反冲期间，通过设置条件来自动抑制机泵电流报警和粗滤器出口压力低报警。

报警优化过程只有实现操作数和报警数同时下降，才能证明行之有效。通过各种优化措施，在报警数方面，从年初的11.65次/（人·h），降至年底1.81次/（人·h）;同时在操作数，从年初的23.99次/（人·h），降至年底的10.69次/（人·h）。

通过以上工艺仪表的技术改造，达到了操作集中，便于管理。充分挖掘现有控制系统，液化装置增加了1套制氢碳酸钠远程节点，制氢碳酸钠碱站台增加1套远程DCS控制站，整个系统接入电氯系统控制域中。改造完成后辅助小单元与主装置完全实现了无缝对接，工艺数据共享。在紧急停车时，采用联锁保护，实现了安全的无缝连接，降低了员工劳动强度，保证了安全。提高了氯碱装置的整体控制水平，达到了一举多得的目的。

参考文献

[1] 郑宝红.氯碱化工装置自动控制系统优化分析[J].中国化工贸易，2017，9（011）：248.

[2] 貊玉龙，曹志晔，任爱江.氯碱化工装置自动控制系统及其优化的分析[J].石河子科技，2013（01）：39-41.