9氯化工艺重点监控的工艺参数控制要求及自动化控制设计.docx

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1、氯化工艺重点监控的工艺参数、控制要求及自动化控制设计一、重点监控的工艺参数和控制要求1温度包括反应釜（器）温度和原料储罐（含氯化剂缓冲罐）的温度。氯化反应是一个放热反应，反应放出的热量如不能及时移出，会造成反应器内物料温度升高，引起喷料、内压升高、甚至着火爆炸等严重后果。反应器温度的高低除了与物料的反应热有关，还与原料的进料温度等有关，因此应对反应器温度、物料进口温度、冷媒温度等进行监控。另外，还有些氯化工艺在引发反应阶段的温度控制非常重要，如三氯化磷的生产，在未达到引发温度以前不发生反应，此时必须严格监控温度，一旦达到引发温度，必须严格监控反应状况，如果不反应或反应缓慢，必须查清原因，不能盲

2、目通入氯化剂，以防反应失控。氯化工艺所用原料大多为易燃易爆、有毒，如液态氯、丙烯等储存温度升高会造成储罐压力升高，容易导致泄漏甚至爆炸。而有些原料如甲醇、乙醇、甲苯等，虽是常压储存，但随着温度的升高会加大物料的蒸发，一旦达到爆炸极限遇明火会发生爆炸，同时也会造成人员中毒和环境危害。因此，应对储罐温度进行监控。2 .压力包括反应器压力和原料储罐（含氯化剂缓冲罐）压力。氯化反应多数是在一定压力下进行，如DOW化学的非催化法氯甲烷生产，反应压力为1.06MPa,如果温度控制不稳定，压力进一步升高，一旦超过设计压力，就有造成物料泄漏或反应器爆炸的危险，因此应监控反应器压力。氯化工艺常用的氯化剂氯、氯化

3、氢等都是在一定压力下储存，氯化剂本身又是有毒物质，一旦超压泄漏或爆炸容易造成人员中毒和环境危害。其他原料如丙烯等也是压力储存，也存在超压泄漏或爆炸的危险，因此应监控储罐压力。3 .液位（或重量）包括氯化反应釜（器）液位（或重量）和原料储罐（含氯化剂缓冲罐）液位。反应釜在反应过程中液位（或重量）波动较大，避免由于温度、压力等变化造成喷料和泄漏，釜内物料液位不得超过80%。原料储罐应根据储罐内物料性质和储存条件，设置储罐的最高储存上限，防止由于温度、压力等的变化造成泄漏，如液氯储罐的储存量不得超过全容积的80%。4 .反应投料速度与物料配比由于氯化反应是放热反应，投料速度决定反应放热速度，如果投料

4、速度过快，反应热不能及时移出，就有可能造成超温超压，发生泄漏或爆炸危险，因此，对原料的投料速度应进行监控。大部分反应是在一定物料配比下进行，一是考虑产品质量，二是考虑操作的安全，需某一组分过量，如三氯化磷生产，为了避免生成五氯化磷，反应釜内始终保持磷过量，否则就容易发生五氯化磷遇黄磷发生爆炸的危险，因此，对物料的配比进行控制。5 .反应釜搅拌在釜式氯化反应工艺中，为将反应热及时移出，需在氯化釜安装搅拌，此时应对搅拌运行状况进行监控，此时可通过监测搅拌转速或搅拌电流实现搅拌运行情况的监控。6 .冷媒氯化反应热大多是通过盘管或夹套中的冷媒带走的，冷媒的温度、压力、流量等决定了冷媒的运行效果，进而影

5、响氯化反应。因此应对冷媒的温度、压力、流量等工艺参数进行监控。7 .其他常用氯化剂氯气随产地和制备工艺等不同，成分有所不同，其中的杂质如水、氢气、氧气、三氯化氮等对氯化工艺带来潜在危险，因此对原料的成分必须进行分析监控。有些氯化反应，对PH值、回流比、反应生成物组分、尾气组分等也要进行监控。二、自动化控制方案1各工艺参数的控制方式氯化工艺的温度、压力、液位（或重量）、反应投料速度与物料配比、反应釜搅拌速率、冷媒运行状况等重点监控工艺参数的控制方式见附表2。8 .工艺系统控制方式8.1 基本监控要求氯化工艺的生产装置设置的自动控制系统应达到重点监管危险化工工艺目录中有关安全控制的基本要求，重点监

6、控工艺参数应传送至控制室集中显示，并按照宜采用的控制方式设置相应的联锁。自动控制系统应具备远程调节、信息存储、连续记录、超限报警、联锁切断、紧急停车等功能。记录的电子数据的保存时间不少于30天。8.2 基本控制要求2 .2.1氯化工艺安全控制基本要求中涉及反应温度、压力报警及联锁的自动控制方式至少满足下列要求：（1）对于常压放热反应工艺，依据反应安全风险评估，反应釜宜设紧急冷却系统、紧急停车系统、安全泄放系统，反应釜宜设进料流量自动控制阀，通过改变进料流量调节反应温度，反应温度高高报警并联锁切断进料、打开紧急冷却系统、紧急停车系统、及事故状态下的氯气吸收中和系统，打开安全泄放系统。当搅拌系统发

7、生故障时联锁切断进料，打开安全泄放系统。（2）对于带压放热反应工艺，反应釜应设紧急冷却系统、紧急停车系统、安全泄放系统，反应釜应设进料流量自动控制阀，通过改变进料流量调节反应温度和（或）压力、反应温度和（或）压力高高报警并联锁切断进料、打开紧急冷却系统、紧急停车系统、及事故状态下的氯气吸收中和系统，打开安全泄放系统。当搅拌系统发生故障时联锁切断进料，打开安全泄放系统。（3）对于使用热媒加热的常压反应工艺，依据反应安全风险评估,反应釜宜设紧急冷却系统、紧急停车系统、安全泄放系统，反应釜宜设进料和热媒流量自动控制阀，通过改变进料和（或）热媒流量调节反应温度、反应温度高高报警并联锁切断进料和（或）热

8、媒、打开紧急冷却系统、紧急停车系统、及事故状态下的氯气吸收中和系统，打开安全泄放系统。当搅拌系统发生故障时联锁切断进料，打开安全泄放系统。（4）对于使用热媒加热的带压反应工艺，反应釜应设紧急冷却系统、紧急停车系统、安全泄放系统，反应釜应设进料和热媒流量自动控制阀，通过改变进料流量调节反应温度和（或）压力、反应温度和（或）压力高高报警并联锁切断进料和（或）热媒、打开紧急冷却系统、紧急停车系统、及事故状态下的氯气吸收中和系统，打开安全泄放系统。当搅拌系统发生故障时联锁切断进料，打开安全泄放系统。（5）属于同一种反应工艺，多个反应釜串连使用的，各反应釜应设紧急冷却系统、紧急停车系统、安全泄放系统；反

9、应釜应设进料流量自动控制阀，通过改变进料流量调节反应压力和（或）温度、压力和（或）温度高高报警联锁切断总管进料和（或）总管热媒、打开紧急冷却系统、紧急停车系统，打开安全泄放系统。当搅拌系统发生故障时，联锁切断总管进料和（或）总管热媒，打开安全泄放系统。3 .2.2其他（1）反应过程中需要通过调节冷却系统控制或者辅助控制反应温度的，应当设置自动控制回路，实现反应温度升高时自动提高冷却剂流量；调节精度要求较高的冷却剂应当设流量控制回路。（2）氯化化工工艺安全控制基本要求的涉及反应物料配比、液位、进出物料流量等报警及联锁的安全控制方式，应同时满足重点监管危险化工工艺目录中的要求，并根据设计方案或HA

10、ZOP分析报告设置相应联锁系统。(3)在组分测量仪表条件满足时，宜加装原料、反应尾气在线分析仪表，并将其分析结果远传至操作室。(4)设计时，应结合具体的工艺机理，合理的设置控制方案，避免出现因控制回路间密切相关、互相影响导致工艺参数无法控制的情况，控制措施中相互关联不允许发生耦合控制。(5)氯化反应釜(器)区域及重大危险源中储存氯的场所或者设施，设置视频监控系统，可燃、有毒气体检测报警系统。(6)液氯储存及配套设施相关要求参照山东省液氯储存装置及其配套设施安全改造和液氯泄漏应急处置指南(试行)执行。4 .根据反应安全风险评估结果，制定相应的控制措施所有涉及硝化、氯化、氟化、重氮化、过氧化工艺的

11、化工生产装置按照关于加强精细化工反应安全风险评估工作的指导意见(安监总管三(2017)1号)要求必须完成反应安全风险评估，并综合反应安全风险评估结果，考虑不同的工艺危险程度，设置相应的控制措施。5 .仪表系统选用原则(1)基本过程控制系统(BPCS)选用原则1)基本过程控制系统(BPCS)宜首选DCS系统。2)基本过程控制系统的CPU、通信、电源等模块应冗余设置。3)生产过程中的重点工艺参数监控回路的AI、AO.DEDO点应冗余配置，且相同仪表位号的A1AO.D1DO点应配置在不同的卡件上。4)在控制室内加装紧急停车按钮，确保现场出现紧急情况(如氯气泄漏、重要设备损坏等)时，操作人员可在控制室

12、内切断原料进料、启动紧急冷却系统、紧急泄放系统和吸收中和系统等。BPCS的报警及联锁的设计应满足信号报警及联锁系统设计规范(HG/T20511)的要求。(2)安全仪表系统选用原则针对具体的氯化工艺及储存设施，依据反应安全风险评估结果、危险和可操作性分析(HAZOP)、1oPA分析确定相关各安全仪表功能(S1F)的安全完整性等级(SI1)o通过1OPA分析，安全仪表功能(S1F)的安全完整性等级(SI1)1时，应配置独立于DCS系统之外的安全仪表系统(SIS),1的可以与DCS合并设置。根据仪表的安全性和可用性，测量仪表宜三取二。安全仪表系统的逻辑控制器硬件要求、测量仪表独立性和冗余性、最终元件

13、独立性和冗余性等技术要求，须符合石油化工安全仪表系统设计规范(GB/T50770)规范要求。安全仪表系统在投入运行之前，应进行SI1等级的验证，验证合格方能投入运行。(3)气体检测报警系统(GDS)选用原则工艺的原料、中间产品及产品大多为有毒、易燃易爆物品，装置应按石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准(GB/T50493)设置独立的气体检测报警系统，并保证装置停车或工艺控制监控系统失效后，仍能有效地进行监测、报警。6 .其他安全设施对于具体的装置，考虑安全设施时不应孤立的看待具体的设备或工序，还应考虑相关的原料准备、产品储存、公用工程等相关设施和工序，任何一个工序出现故障都可能影响到整套装置的安全，在设置监控或联锁、报警时一并考虑进去。对于装置中因工艺参数失控而引起的过压、危及设备或管道时，除了设置自控、联锁系统外，还应设置爆破片、安全阀、高压阀、单向阀、紧急排空阀及紧急切断装置等其他安全设施。