氯化氢合成炉自动点火系统改造及应用

黄 爱

（广西柳化氯碱有限公司，广西 柳州 545600）

1 传统控制方法的问题所在

合成炉是用于氯化氢气体、盐酸制造的主要设备。以前所用的合成炉，一般是以钢制合成炉为主，使用较为广泛。而近时期的氯化氢合成炉通常以石墨为主。这是因为石墨具有的天然优势所致，其高耐腐蚀、耐高温、高热传等优势，决定着它终将被广泛使用。而且块孔水冷式石墨合成炉还可以在生产时有效将炉内氯化氢温度进行降低，生产能力、效率均得到提升。

所谓的传统控制方法，就是生产、工艺设备基本以人工进行设备操作为主，所以对传统控制来说，操作者的作用非常重要，因此必须非常谨慎，不然就有可能会发生毒害物质的泄漏现象，这个时期设备的自动化程度不高。

由于设备比较多，HCl纯度不稳等因素，很有可能会因转化生产方面的影响，而对产品质量产生影响[1]。

钢制夹套式合成在制造过程中，HCl会因为受到外部气温的影响而产生不良反应。加上气温和节气方面的更替变换，设备很容易就会受到损害，从而产生负面影响。

合成炉在运行过程中会有很多热量被放出，操作环境差。

虽然有时传统操作中的氢气并没改变流量，依旧合理，但纯度已有所转变，Cl2、H2配比值不再标准。如果HCl合成人员在操作时不能第一时间发现H2流量波动的情况，或者使用方法不当，便会造成H2的压力下降，如果不能科学合理的尽快处理好，就会造成Cl2的过量，最终结果是HCl纯度不合格，下游工序也会发生问题，引发安全事故隐患。

HCl如果合成时间过长，便会在视镜上出现污物，这些污物累积过多，就会造成职工对炉内火焰颜色的观察误差，这样也会造成HCl纯度过低的现象。

倘若HCl在炉内的量相对偏低，就会非常容易有烟雾产生，这时火焰因受到其影响，便会颜色发白，最终造成Cl2比例的判定失衡，Cl2过量会对生产造成严重安全威胁，这些都是传统控制方法中存在的典型问题。

2 自动化控制系统

很多企业为了确保生产质量都开始引用自动化控制系统，广西柳化氯碱有限公司引用了2台流量计、6台自动控制阀、5台压力温度传感器，2套集散控制系统及HCl在线分析仪[2]。

2.1 进合成炉Cl2和H2的流量配比控制

比值控制法可以完成上述指标的控制，Cl2的流量改变可以按照进入的H2流量来完成，控制时采用比值函数运算法。

2.2 Cl2和H2的稳压控制

Cl2的微调通常都是采用单回路闭环控制法完成，这种方法的使用可以让Cl2得到稳定压力值，该方法同样可以用来控制H2。

2.3 水温和吸水量控制

用单回路闭环控制法来进行对氯化氢吸收水流量、夹套热循环水温两个环节的控制。

2.4 异常情况

异常情况的联锁控制是在异常发生时，用紧急停车按钮进行异常状况切断，将合成炉的异常Cl2、H2、HCI转化工序，用快速去吸收装置的吸收功能进行氯化氢的完全吸收，以此达到中止异常合成的目的。

3 自动化系统在控制工艺上的优势

自动控制系统下的H2与Cl2合成，主要是用压力阀进行稳压调节，然后它们分别缓冲到各自的缓冲罐内。从缓冲罐出来的Cl2经过连锁切断阀的作用功能后，再被输入到每个并联的合成炉内。合成炉入口配备合格的手动截止阀、流量计、自动调节阀各1个，进行串联。H2出缓冲罐后在连锁切断阀的作用下，也被输入到每个并联合成炉内，后者的入口同样配备流量计、自动调节阀、手动截止阀各1个，每个H2的自动调节阀都会有一个口径较小的H2自动调节阀进行并联，分析仪安置在产品出口位置，对口径较小的自动调节阀方向的H2流量进行调控，而且分析仪可以自动进行数值与详细情况的显示，这就是整个自动控制系统的具体生产环节，此系统可以十分直观的展示整个自动生产操作过程。

其优势在于，自动调节阀创造了流量调节上的条件。小口径阀主要是用来对产品的成分信息进行控制，如果有任何的异常情况发生，联锁切断阀门就会立刻将H2与Cl2的合成过程予以切断，可有效避免危险事故的发生。产品如果发生原料工艺指标改变的情况，系统可以确保HCl质量，对整个设备的合成过程都予以保障，不但缩减了产品的劳动力成本，还使得生产效益有了显著提高。

4 H2与Cl2比值调节设备、流程与具体操作

4.1 选择合适的流量计调节阀型号

为了让比值调节系统运行起来更加稳定，H2与Cl2的自动调节比值通常需要相符的流量调节阀，比如单座H2、Cl2阀、流开、DN80柱塞等百分比。除了做好这些基本工作以外，还要保证使用的流量计是弯管型的。

4.2 比值自动调节流程

H2与Cl2配比要做到实时监控，比值调节为静态乘法比值系数。单回路调节与双循按钮应切换到调节系统[3]。系统流程为，开车时先打开H2与Cl2调节阀，切断对应流量阀后进行气体置换装置的分析，若达标继续人工点火。H2、Cl2阀的调节方式都是人工进行，切断后进行炉内火焰颜色的观察，调节继续，直到其流量与生产需求相符，可以予以产品的标准满足要求，即可用手动方式对阀位进行输出调节，调节至H2、Cl2流量满足需求。即可以将人工阀完全打开，完成“手动”到“自动”这一过程的切换，一直到动态比值系数达到标准后停止，进而完成比值开关从“常规”至“比值”的这一完全切换过程，直到系统最终实现稳定控制。

5 实施效果

首先，自动调节系统的改进和使用，让自动化控制方面越来越稳定，并未有过氯停车事件发生，热辐射明显比以往变得更低，工作环境也得到了明显的改善；其次，过氯次数明显有下降趋势，也减少了HCl泄漏事故，同时外排气体的相关要求得到满足；明显减少了劳动成本，解决了以往成本较高的问题。

6 炉体检修相关问题的几点建议

炉体相关问题基本都是出现在天气突冷、炉内外空气温差大情况下，由于一些密封胶圈的长期使用，有些失效且缺乏弹性，如果立即停炉，还会使密封圈变凉硬化造成泄漏。

（1）因为每次检修都是在比较低温的环境下进行，有时当天也会无法完成检修，再加上石墨块孔内的水很难排泄干净，所以一旦积水遇冷便会成冰，最后造成石块破裂，设备很有可能还会因此而二次损坏，建议为保护炉体而向冷却器底部进行低温冷冻盐水的注入，以达到保护作用。

（2）合成炉在冬季检修过后，如果在进行2 h点炉运行100℃以下，还没有蒸汽产生，一定要把密封圈法兰再重新进行一次紧固，因为冷天下的橡胶圈因为没有足够的弹性而变得很硬，难以紧固到位，只有造升高炉温以后变软的情况下才比较容易紧固严密。

（3）合成炉筒体法兰在日常若有漏水、漏气等情况，尽可能10月末进行检修，尽量避开冬天。

7 结语

氯化氢自动合成系统的使用，给氯化氢的合成带来了更多便捷，摒弃了传统方式上的诸多问题，让合成过程与结果变得更加可控，更加符合实际工业生产的需求，同时也提高了生产的质量和产量，解决诸多过去难解的问题。因此，希望这一自动化控制系统，可以得到普及和广泛应用。