氯化工藝安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)方案

1、氯化工藝安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)方案17目錄1 概述：11.1氯化工藝11.2氯化反應(yīng)類(lèi)型11.2.1取代氯化11.2.2加成氯化11.2.3氧氯化21.2.4其他氯化工藝21.3氯化工藝關(guān)鍵設(shè)備和重點(diǎn)監(jiān)控單元21.3.1氯化工藝的關(guān)鍵設(shè)備21.3.2 氯化工藝的重點(diǎn)監(jiān)控單元21.4 氯化工藝涉及的主要危險(xiǎn)介質(zhì)31.4.1 氯化原料31.4.1.1氯化劑31.4.1.2 其他原料31.4.2產(chǎn)品和中間產(chǎn)品31.4.3 其他41.5 山東省主要氯化工藝和產(chǎn)品42 危險(xiǎn)性分析42.1 固有危險(xiǎn)性42.1.1 火災(zāi)危險(xiǎn)性42.1.2 爆炸危險(xiǎn)性分析52.1.3 中毒危險(xiǎn)性分析52.1.4 腐蝕及其他危險(xiǎn)

2、性52.2 工藝過(guò)程的危險(xiǎn)性分析52.2.1 反應(yīng)過(guò)程的危險(xiǎn)性分析62.2.2 原料儲(chǔ)存過(guò)程的危險(xiǎn)性分析63 重點(diǎn)監(jiān)控的工藝參數(shù)和控制要求63.1 溫度63.2 壓力73.3 液位83.4 反應(yīng)投料速度與物料配比83.5 反應(yīng)釜攪拌速率83.6 冷媒的運(yùn)行狀況83.7 其他94 推薦的安全控制方案94.1 各工藝參數(shù)的控制方式94.2 工藝系統(tǒng)控制方式94.2.1基本監(jiān)控要求94.2.2 控制系統(tǒng)的選用原則：104.3 安全控制方式104.4 其他安全設(shè)施115 通用設(shè)計(jì)要求115.1 收集產(chǎn)品工藝資料125.2 確定改造范圍125.3 設(shè)備選型125.4 提交方案125.5 與建設(shè)方技術(shù)交底

3、，提交改造圖紙，簽署設(shè)計(jì)變更。136 典型工藝安全控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)方案136.1 工藝簡(jiǎn)述136.1.1 供氯工序136.1.2 氯化工序136.2 該裝置氯化工藝危險(xiǎn)性分析146.2.1 固有危險(xiǎn)性分析146.2.2 工藝過(guò)程的危險(xiǎn)性分析146.3 該裝置氯化工藝控制方案綜述156.3.1 供氯工序156.3.2 氯化工序157 氯化工藝安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)方案附表、附圖157.1 山東省主要氯化工藝和產(chǎn)品（附表一）167.2 重點(diǎn)監(jiān)控工藝參數(shù)的控制方式（附表二）167.3 企業(yè)需提交的設(shè)計(jì)資料清單（附表三）167.4 某企業(yè)氯化工藝管道儀表流程圖（附圖一）167.5 某企業(yè)氯化工藝控制系統(tǒng)

4、邏輯框圖（附圖二）167.6 某企業(yè)氯化工藝控制、報(bào)警、聯(lián)鎖一覽表（附表四）167.7 某企業(yè)氯化工藝自控設(shè)備表（附表五）168 氯化工藝典型案例16為指導(dǎo)全省涉及氯化工藝有關(guān)企業(yè)的安全控制系統(tǒng)改造工作，指導(dǎo)有關(guān)設(shè)計(jì)單位相應(yīng)的安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，并為各級(jí)安監(jiān)部門(mén)依法監(jiān)督檢查有關(guān)企業(yè)的安全控制系統(tǒng)改造工作提供參考，依據(jù)國(guó)務(wù)院安委會(huì)辦公室關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)工作的指導(dǎo)意見(jiàn)（安委辦200826號(hào)）、國(guó)家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝目錄的通知（安監(jiān)總管三2009116號(hào)）、山東省安監(jiān)局關(guān)于推進(jìn)化工企業(yè)自動(dòng)化控制及安全聯(lián)鎖技術(shù)改造工作意見(jiàn)（魯安監(jiān)發(fā)2008149號(hào)文件），

5、制定本方案。1 概述：1.1氯化工藝氯化是化合物的分子中引入氯原子的反應(yīng)，包含氯化反應(yīng)的工藝過(guò)程為氯化工藝。如乙酸氯化制氯乙酸、乙烯氯化制氯乙烯、黃磷氯化制三氯化磷等。1.2氯化反應(yīng)類(lèi)型氯化反應(yīng)主要分為取代氯化、加成氯化、氧氯化和其他工藝四種類(lèi)型。1.2.1取代氯化 取代氯化是指氯原子取代脂肪烴、芳香烴苯環(huán)或醇醚等上的氫原子的反應(yīng)。如氯取代烷烴的氫原子制備氯代烷烴；氯取代苯的氫原子生產(chǎn)六氯化苯；氯取代萘的氫原子生產(chǎn)多氯化萘；甲醇與氯反應(yīng)生產(chǎn)氯甲烷；乙醇和氯反應(yīng)生產(chǎn)氯乙烷（氯乙醛類(lèi)）；醋酸與氯反應(yīng)生產(chǎn)氯乙酸；氯取代甲苯的氫原子生產(chǎn)芐基氯等。1.2.2加成氯化加成氯化是指氯加成到脂肪烴和芳香烴的不

6、飽和雙、三鍵上的反應(yīng)。如乙烯與氯加成氯化生產(chǎn)1,2-二氯乙烷；乙炔與氯加成氯化生產(chǎn)1,2-二氯乙烯；乙炔和氯化氫加成生產(chǎn)氯乙烯等。1.2.3氧氯化氧氯化是介于取代氯化和加成氯化之間的一種氯化方法。對(duì)烷烴和芳香烴（包括側(cè)鏈上的氫）而言，發(fā)生的主要是取代氯化，對(duì)烯烴則主要發(fā)生氯化加成生產(chǎn)二氯代烷烴。如乙烯氧氯化生產(chǎn)二氯乙烷；丙烯氧氯化生產(chǎn)1,2-二氯丙烷；甲烷氧氯化生產(chǎn)甲烷氯化物；丙烷氧氯化生產(chǎn)丙烷氯化物等。1.2.4其他氯化工藝還有一部分氯化工藝不同于以上三種形式，如硫與氯反應(yīng)制備一氯化硫；四氯化鈦的制備；黃磷與氯氣反應(yīng)制備三氯化磷、五氯化磷等。1.3氯化工藝關(guān)鍵設(shè)備和重點(diǎn)監(jiān)控單元1.3.1氯化

7、工藝的關(guān)鍵設(shè)備氯化工藝的關(guān)鍵設(shè)備是氯化反應(yīng)釜（器）及氯化劑的儲(chǔ)存設(shè)備。氯化反應(yīng)釜（器）的型式跟反應(yīng)類(lèi)型有關(guān)，常用的液相氯化一般采用鼓泡式間歇氯化，氯化反應(yīng)主要在氯化反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行，如三氯化磷的生產(chǎn)；對(duì)于氣固相催化氯化，則一般采用固定床或流化床反應(yīng)器，如乙烯氧化氯化為二氯乙烷；對(duì)于氣相均相氯化，例如丙烯高溫氯化，一般采用的是噴嘴式反應(yīng)器。氯化劑儲(chǔ)存設(shè)備一般為壓力儲(chǔ)罐，如液氯儲(chǔ)罐、氯氣緩沖罐等。1.3.2 氯化工藝的重點(diǎn)監(jiān)控單元氯化工藝的重點(diǎn)監(jiān)控單元為氯化反應(yīng)工序和氯化劑儲(chǔ)存（或制備）工序，氯化反應(yīng)工序重點(diǎn)監(jiān)控氯化反應(yīng)釜（器）的溫度、壓力、液位及氯化劑流量、攪拌器電流（或轉(zhuǎn)速）、尾氣成分，以及冷卻系

8、統(tǒng)中冷卻介質(zhì)的溫度、壓力、流量等。氯化劑儲(chǔ)存（或制備）工序重點(diǎn)監(jiān)控液相氯化劑儲(chǔ)罐的溫度、壓力、液位及氣相氯化劑儲(chǔ)罐的壓力等，對(duì)于以液氯為氯化劑的氯化反應(yīng)，還應(yīng)監(jiān)控液氯汽化器及氯氣緩沖罐中三氯化氮的含量、液氯汽化器中熱水溫度、流量等。1.4 氯化工藝涉及的主要危險(xiǎn)介質(zhì)1.4.1 氯化原料1.4.1.1氯化劑氯化工藝涉及到的氯化劑主要有氯氣、氯化氫、濃鹽酸和三氯化磷、五氯化磷等。氯氣，本身就是劇毒化學(xué)品，同時(shí)又是助燃物質(zhì)和遇濕腐蝕性物品；氯化氫氣體具有強(qiáng)刺激性和遇濕強(qiáng)腐蝕性；三氯化磷即是氯化產(chǎn)品或中間產(chǎn)品，同時(shí)又是一種氯化劑，本身也是劇毒化學(xué)品。1.4.1.2 其他原料氯化工藝涉及到的其他原料主要

9、為被氯化的物質(zhì)，如甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、乙烯、乙炔、乙酸、苯、甲苯、萘等，大多為甲類(lèi)或乙A類(lèi)易燃易爆物品，有的還具有腐蝕性，如乙酸；有的本身具有爆炸性，如萘，遇明火、高熱易燃，燃燒時(shí)放出有毒的刺激性煙霧，其與強(qiáng)氧化劑如鉻酸酐、氯酸鹽和高錳酸鉀等接觸，能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，引起燃燒或爆炸，其粉體與空氣可形成爆炸性混合物, 當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí), 遇火星會(huì)發(fā)生爆炸。1.4.2產(chǎn)品和中間產(chǎn)品氯化產(chǎn)品主要有氯代烷烴、六氯化苯、多氯化萘、氯乙酸、芐基氯、氯乙烯、一氯化硫、四氯化鈦、三氯化磷、五氯化磷等，大多為刺激性物品和毒害品，遇高熱容易分解出腐蝕性氣體，苯類(lèi)氯化產(chǎn)品多為有毒物質(zhì)等。1.4.3 其他氯化工藝常用

10、的催化劑大多為重金屬鹽類(lèi)，在制造和使用過(guò)程中如果使用不當(dāng)，容易造成重金屬中毒，同時(shí)廢棄的催化劑如果處理不當(dāng)，易造成環(huán)境污染。如氯甲烷的生產(chǎn)使用的氯化鋅水溶液作為催化劑，氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中采用氯化汞等作為催化劑；少數(shù)使用有機(jī)酸作為催化劑的，如氯乙酸的生產(chǎn)采用醋酐、醋酸、氯磺酸等作為催化劑。1.5 山東省主要氯化工藝和產(chǎn)品山東省主要的氯化工藝有氯取代烷烴的氫原子制備氯代烷烴、氯取代芳烴的氫原子制備氯代芳烴、氯氣與烯烴或炔烴加成制備氯化烴等，主要產(chǎn)品有氯甲烷、氯乙酸、氯丙烯、氯乙烯、芐基氯、對(duì)（臨）硝基氯苯、環(huán)氧氯丙烷、氯化石蠟、三氯化磷等。主要氯化工藝和產(chǎn)品詳見(jiàn)附表一。2 危險(xiǎn)性分析氯化反應(yīng)是一個(gè)放

11、熱過(guò)程，尤其在較高溫度下進(jìn)行氯化，反應(yīng)更為劇烈，速度快，放熱量較大。所用的原料大多具有燃爆危險(xiǎn)性、毒性或腐蝕性，一旦泄漏危險(xiǎn)性較大。生成的氯化氫氣體遇水后腐蝕性強(qiáng)。氯化反應(yīng)尾氣可能形成爆炸性混合物等。2.1 固有危險(xiǎn)性固有危險(xiǎn)性是指氯化反應(yīng)中的原料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品等本身具有的危險(xiǎn)有害特性。2.1.1 火災(zāi)危險(xiǎn)性氯化反應(yīng)涉及的原料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品等大多具有易燃性，如乙炔、乙烯、丙烯等為甲類(lèi)易燃易爆氣體，甲醇、乙酸、苯類(lèi)等均為易燃液體，黃磷為甲類(lèi)易燃固體，黃磷接觸空氣容易自燃等。常用氯化劑氯氣為強(qiáng)氧化劑，具有助燃性。產(chǎn)品或中間產(chǎn)品氯甲烷為甲類(lèi)易燃?xì)怏w，氯乙烷、氯乙烯、二氯乙烷等為甲類(lèi)易燃液體，氯乙

12、酸、芐基氯等可燃液體等。2.1.2 爆炸危險(xiǎn)性分析氯化反應(yīng)涉及的原料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品等大多具有燃爆性，如乙炔、乙烯、丙烯等氣體與空氣混合后遇明火即可發(fā)生爆炸。甲醇、乙酸、苯類(lèi)、氯乙烷、氯乙烯、二氯乙烷等易燃液體的蒸汽暴露在空氣中形成爆炸性混合物，遇明火會(huì)發(fā)生爆炸。氯化氫遇水生成鹽酸，與某些金屬反應(yīng)放出氫氣，極易發(fā)生爆炸。液氯、乙炔、乙烯、丙烯等一般為壓力儲(chǔ)存，容易發(fā)生物理爆炸等。2.1.3 中毒危險(xiǎn)性分析氯化反應(yīng)涉及到的原料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品等大多具有毒性，氯氣、三氯化磷、2-氯乙醇、2-氯吡啶等為劇毒物品。二氯乙烷、芐基氯、四氯化鈦、黃磷等均為高毒物，氯乙烯等還是致癌物質(zhì)。2.1.4 腐蝕及其

13、他危險(xiǎn)性氯化反應(yīng)涉及到的氯氣、氯化氫、三氯化磷等均為強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，丙烯、液氯、液體氯乙烯等汽化時(shí)能產(chǎn)生低溫，接觸皮膚能發(fā)生凍傷。四氯化鈦生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生含粉塵的爐氣，對(duì)人體呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生危害。2.2 工藝過(guò)程的危險(xiǎn)性分析氯化反應(yīng)是一個(gè)放熱過(guò)程，所用原料又多為易燃易爆、有毒、強(qiáng)腐蝕物質(zhì)，因此在氯化反應(yīng)和原料的儲(chǔ)存過(guò)程中存在諸多不安全因素，下面分別進(jìn)行分析。2.2.1 反應(yīng)過(guò)程的危險(xiǎn)性分析氯化反應(yīng)是一個(gè)放熱過(guò)程，尤其在較高溫度下進(jìn)行氯化，反應(yīng)更為劇烈。如果放出的熱量不能及時(shí)移出，就會(huì)造成反應(yīng)溫度的進(jìn)一步升高，而氯化所用的原料多為有機(jī)易燃物和強(qiáng)氧化劑，如乙炔、甲烷、乙烷、苯、酒精、甲苯、液氯等，高溫下飽

14、和蒸汽壓非常高，容易造成泄漏，導(dǎo)致有毒物質(zhì)擴(kuò)散，并且在這樣高的溫度下，如果物料泄漏還會(huì)造成著火或引起爆炸。另外，控制原料的投料量和氯化劑的投料速度、正確計(jì)量各種原料的投料比及投料順序、及時(shí)將反應(yīng)熱移出等，均有利于反應(yīng)過(guò)程的平穩(wěn)運(yùn)行。2.2.2 原料儲(chǔ)存過(guò)程的危險(xiǎn)性分析氯化反應(yīng)常用的氯化劑有液態(tài)或氣態(tài)氯、氣態(tài)氯化氫和各種濃度的鹽酸、磷酸氯(三氯氧化磷)、三氯化磷(用來(lái)制造有機(jī)酸的酰氯)、硫酰氯(二氯硫酰)、次氯酸酯等。常用來(lái)氯化的原料大多是有機(jī)易燃物，如乙炔、甲烷、乙烷、苯類(lèi)等。以上物質(zhì)大多具有毒性、強(qiáng)腐蝕性或易燃易爆性，有些需在一定壓力下儲(chǔ)存，如液態(tài)或氣態(tài)氯、氯化氫氣體、甲烷、乙烷、乙炔等，有

15、些則需要特殊材質(zhì)的容器材質(zhì)，如鹽酸等，一旦泄漏或爆炸，將會(huì)造成重大安全和環(huán)境事故。針對(duì)具體的氯化工藝，建議采用危險(xiǎn)和可操作性分析（HAZOP）或預(yù)先危險(xiǎn)分析（PHA）或事故樹(shù)分析（ETA）等風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析。3 重點(diǎn)監(jiān)控的工藝參數(shù)和控制要求3.1 溫度包括反應(yīng)器溫度和原料儲(chǔ)罐的溫度。氯化反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱量如果不能及時(shí)的移出，會(huì)造成釜內(nèi)物料溫度升高，引起噴料、釜壓升高、甚至著火爆炸等嚴(yán)重后果。對(duì)于一臺(tái)具體的反應(yīng)器，溫度的高低除了與物料的反應(yīng)熱有關(guān)外，還與原料的進(jìn)料溫度等有關(guān)，因此應(yīng)對(duì)反應(yīng)器溫度、物料進(jìn)口溫度、回流比、冷媒溫度等進(jìn)行監(jiān)控。另外，還有些氯化

16、工藝在引發(fā)反應(yīng)階段的溫度控制非常重要，如三氯化磷的生產(chǎn)，在未達(dá)到引發(fā)溫度以前不發(fā)生反應(yīng)，此時(shí)必須嚴(yán)格監(jiān)控溫度，一旦達(dá)到引發(fā)溫度，必須嚴(yán)格監(jiān)控反應(yīng)情況，如果不反應(yīng)或反應(yīng)緩慢，必須查清原因，不能盲目通入氯化劑，以免造成反應(yīng)失控。氯化工藝所用原料大多為易燃易爆、有毒物質(zhì)，如液態(tài)氯、丙烯等儲(chǔ)存溫度升高會(huì)造成儲(chǔ)罐壓力升高，容易導(dǎo)致泄漏甚至爆炸。而有些原料如甲醇、乙醇、甲苯等，雖然是常壓儲(chǔ)存，但隨著溫度的升高會(huì)加大物料的蒸發(fā)，一旦達(dá)到爆炸極限遇明火會(huì)發(fā)生爆炸，同時(shí)也容易造成人員中毒和環(huán)境危害。因此，應(yīng)對(duì)儲(chǔ)罐溫度進(jìn)行監(jiān)控。3.2 壓力包括反應(yīng)器壓力和原料儲(chǔ)罐壓力。如前所述，氯化反應(yīng)多數(shù)是在一定壓力下進(jìn)行，有

17、些甚至是在高壓下進(jìn)行，例如DOW化學(xué)的非催化法氯甲烷生產(chǎn)，反應(yīng)壓力達(dá)到1.06Mpa，如果溫度控制不好，還可能進(jìn)一步升高，一旦超過(guò)設(shè)計(jì)壓力，就有造成物料泄漏或反應(yīng)器爆炸的危險(xiǎn)。因此應(yīng)監(jiān)控反應(yīng)器壓力。氯化工藝常用的氯化劑氯氣、氯化氫等都是在一定壓力下儲(chǔ)存，氯化劑本身又是有毒物質(zhì)，一旦超壓泄漏或爆炸容易造成人員中毒和環(huán)境危害。其他原料如丙烯等也是壓力儲(chǔ)存，也存在超壓泄漏或爆炸的危險(xiǎn)。因此應(yīng)監(jiān)控儲(chǔ)罐壓力。3.3 液位包括氯化反應(yīng)器液位和原料儲(chǔ)罐液位。氯化釜在反應(yīng)過(guò)程中液位波動(dòng)較大，為了避免由于溫度、壓力等的變化造成噴料和泄漏，釜內(nèi)物料液位不得超過(guò)80%。原料儲(chǔ)罐應(yīng)根據(jù)儲(chǔ)罐內(nèi)物料性質(zhì)和儲(chǔ)存條件，設(shè)置儲(chǔ)

18、罐的最高儲(chǔ)存上限，以免由于溫度、壓力等的變化造成泄漏，如液氯儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存量不得超過(guò)全容積的80%。3.4 反應(yīng)投料速度與物料配比由于氯化反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，投料速度決定反應(yīng)放熱速度，如果投料速度過(guò)快，反應(yīng)熱不能及時(shí)移出，就有可能造成超溫超壓，發(fā)生泄漏或爆炸事故。因此，對(duì)原料的投料速度應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控。任何反應(yīng)都是在一定的配比下進(jìn)行，一方面考慮產(chǎn)品質(zhì)量，另一方面有時(shí)為了操作的安全，人為的使某一組分過(guò)量，如三氯化磷生產(chǎn)，為了避免生成五氯化磷，反應(yīng)釜內(nèi)始終保持磷過(guò)量，否則就容易發(fā)生五氯化磷遇黃磷發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)，此時(shí)就應(yīng)對(duì)物料的配比進(jìn)行控制。3.5 反應(yīng)釜攪拌速率在釜式氯化反應(yīng)工藝中，有時(shí)為了將反應(yīng)熱及時(shí)移出

19、，要在氯化釜安裝攪拌，此時(shí)應(yīng)對(duì)攪拌運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，此時(shí)可通過(guò)檢測(cè)攪拌轉(zhuǎn)速或攪拌電流實(shí)現(xiàn)對(duì)攪拌運(yùn)行情況的監(jiān)控。3.6 冷媒的運(yùn)行狀況氯化反應(yīng)熱大多是通過(guò)盤(pán)管或夾套中的冷媒帶走的，冷媒的溫度、壓力、流量等決定了冷媒的運(yùn)行效果，進(jìn)而影響氯化反應(yīng)。因此應(yīng)對(duì)冷媒的溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。3.7 其他常用氯化劑氯氣隨產(chǎn)地和制備工藝等不同，成分有所不同，其中的雜質(zhì)如水、氫氣、氧氣、三氯化氮等對(duì)氯化工藝帶來(lái)潛在危險(xiǎn)，因此對(duì)原料的成分必須進(jìn)行分析監(jiān)控。有些氯化反應(yīng)，對(duì)PH值、回流比、反應(yīng)生成物組分、尾氣組分等也要進(jìn)行監(jiān)控。4 推薦的安全控制方案4.1 各工藝參數(shù)的控制方式氯化工藝的溫度、壓力、液位

20、、反應(yīng)投料速度與物料配比、反應(yīng)釜攪拌速率、冷媒運(yùn)行狀況等重點(diǎn)監(jiān)控工藝參數(shù)的控制方式見(jiàn)附表二。4.2 工藝系統(tǒng)控制方式4.2.1基本監(jiān)控要求（1）氯化反應(yīng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的溫度和壓力的自控，并設(shè)置報(bào)警和聯(lián)鎖系統(tǒng)。其溫度、壓力自控方式可根據(jù)工藝過(guò)程原理采取簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)、串級(jí)控制系統(tǒng)、前饋-反饋控制、分程控制、選擇性控制系統(tǒng)等。反應(yīng)器體積較大、反應(yīng)熱分配不均勻時(shí)，應(yīng)增加溫度測(cè)量點(diǎn)數(shù)，取其數(shù)個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的溫度平均值作為反應(yīng)器的被控溫度。當(dāng)反應(yīng)器的溫度和壓力接近聯(lián)鎖設(shè)定值時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警；當(dāng)反應(yīng)器的溫度和壓力達(dá)到或超過(guò)聯(lián)鎖設(shè)定值時(shí)，產(chǎn)生聯(lián)鎖動(dòng)作：切斷投料，終止反應(yīng)，冷媒閥門(mén)全開(kāi)以帶走反應(yīng)熱等，并同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警

21、。（2）氯化反應(yīng)為連續(xù)工藝過(guò)程時(shí)，參與反應(yīng)的原料應(yīng)有溫度、壓力、流量監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)各原料進(jìn)料的恒定控制或比值控制和聯(lián)鎖。生產(chǎn)中若某種原料流量出現(xiàn)異常，要保證切斷危及安全的原料投入，并發(fā)出聲光報(bào)警。根據(jù)反應(yīng)機(jī)理，氯化反應(yīng)過(guò)程中因某種原料過(guò)量而引起爆炸時(shí)，為安全起見(jiàn)，該種原料的進(jìn)料必須控制在爆炸限之下；另外為防止因儀表故障而引起的原料過(guò)量，應(yīng)采用雙重監(jiān)視和控制系統(tǒng)，同時(shí)還應(yīng)設(shè)置報(bào)警和聯(lián)鎖系統(tǒng)，當(dāng)達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí)，及時(shí)切斷該原料的進(jìn)料。（3）對(duì)于帶攪拌的釜式反應(yīng)器，應(yīng)實(shí)現(xiàn)攪拌器運(yùn)行狀況的監(jiān)控和聯(lián)鎖。攪拌器運(yùn)行狀況的監(jiān)控可采取監(jiān)測(cè)攪拌電機(jī)的電流、攪拌器的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)攪拌器出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)發(fā)出聲光報(bào)警，若危及安

22、全時(shí)，應(yīng)聯(lián)鎖停產(chǎn)。（4）應(yīng)設(shè)置原料進(jìn)料緊急切斷系統(tǒng)，使工藝操作人員可在操作室內(nèi)切斷原料的投入。（5）應(yīng)設(shè)置反應(yīng)器的緊急冷卻系統(tǒng)、緊急泄放系統(tǒng)及事故狀態(tài)下的氯氣吸收中和系統(tǒng)等，且這些系統(tǒng)可由操作人員在控制室投運(yùn)。（6）在組分測(cè)量?jī)x表?xiàng)l件滿(mǎn)足時(shí)，應(yīng)加裝原料、反應(yīng)尾氣在線分析儀表，并將其分析結(jié)果遠(yuǎn)傳至操作室。4.2.2 控制系統(tǒng)的選用原則：鑒于PLC、DCS系統(tǒng)已逐步國(guó)產(chǎn)化，其控制、操作功能較強(qiáng)，可靠性及平均無(wú)故障時(shí)間較高，已能滿(mǎn)足大部分的化工工藝的需求，且價(jià)格適中，因此建議除了工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、監(jiān)控參數(shù)較少時(shí)（50點(diǎn)以下）選用智能儀表并與工控機(jī)通訊的系統(tǒng)外，其它則應(yīng)首選PLC或DCS系統(tǒng)。（1）對(duì)于間

23、歇氯化反應(yīng)過(guò)程，其控制的主要功能為邏輯判斷、順序控制等為主，模擬監(jiān)控為輔，宜選擇PLC系統(tǒng)；（2）對(duì)于連續(xù)氯化反應(yīng)過(guò)程，以監(jiān)控模擬控制信號(hào)為主，邏輯判斷、順序控制為輔，宜選擇DCS系統(tǒng)。4.3 安全控制方式（1）對(duì)于系統(tǒng)控制回路較多、危險(xiǎn)程度較高的裝置，如事故一旦發(fā)生，將造成人員傷亡、界區(qū)外環(huán)境污染及經(jīng)濟(jì)損失較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置獨(dú)立于工藝控制系統(tǒng)之外的緊急停車(chē)系統(tǒng)（ESD）。（2）一般危險(xiǎn)裝置，如事故一旦發(fā)生，一般不會(huì)造成人員傷亡、界區(qū)外環(huán)境污染及經(jīng)濟(jì)損失不太大時(shí)，可在控制室內(nèi)加裝緊急停車(chē)按鈕，確保現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)緊急情況（如氯氣泄漏、重要設(shè)備損壞等）時(shí)，操作人員可在控制室內(nèi)切斷原料進(jìn)料、啟動(dòng)緊急冷卻系統(tǒng)、

24、緊急泄放系統(tǒng)和吸收中和系統(tǒng)等。以上（1）、（2）兩款的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足信號(hào)報(bào)警、安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)定 HG/T20511-2000之要求。（3）工藝的原料、中間產(chǎn)品及產(chǎn)品大多為有毒、易燃易爆物品，裝置應(yīng)按石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)置檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，并保證裝置停車(chē)或工藝控制監(jiān)控系統(tǒng)失效后，仍能有效地進(jìn)行監(jiān)測(cè)、報(bào)警。4.4 其他安全設(shè)施對(duì)于具體的裝置，考慮安全設(shè)施時(shí)不應(yīng)孤立的看待具體的設(shè)備或工序，還應(yīng)考慮相關(guān)的原料準(zhǔn)備、產(chǎn)品儲(chǔ)存、公用工程等相關(guān)設(shè)施和工序，任何一個(gè)工序出現(xiàn)故障都可能影響到整套裝置的安全，在設(shè)置監(jiān)控或聯(lián)鎖、報(bào)警時(shí)一并考慮進(jìn)去。對(duì)于裝置中因工藝參數(shù)失控而引起的過(guò)壓、危及

25、設(shè)備或管道時(shí)，除了設(shè)置自控、聯(lián)鎖系統(tǒng)外，還應(yīng)設(shè)置防爆膜、安全閥、高壓閥、單向閥、緊急排空閥、液位計(jì)及緊急切斷裝置等其他安全設(shè)施。5 通用設(shè)計(jì)要求對(duì)于新建或改、擴(kuò)建裝置，在制定設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)工藝、自控及安全要求，結(jié)合本指導(dǎo)方案，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于在役氯化工藝裝置進(jìn)行自控與安全連鎖改造，增加或者完善安全控制系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)工作應(yīng)遵循以下原則要求：5.1 收集產(chǎn)品工藝資料企業(yè)產(chǎn)品簡(jiǎn)介、使用工藝簡(jiǎn)介、氯化工藝流程圖，涉及的設(shè)備簡(jiǎn)圖和工藝物性參數(shù)，特殊檢測(cè)工藝操作狀態(tài)下的物性。改造企業(yè)需提交的設(shè)計(jì)資料清單見(jiàn)附表三。5.2 確定改造范圍（1）與企業(yè)協(xié)商根據(jù)國(guó)家安全監(jiān)管總局【2009】116號(hào)文要求實(shí)現(xiàn)自控

26、聯(lián)鎖的氯化工藝過(guò)程。（2）核實(shí)氯化工藝過(guò)程所涉及的上下游工藝過(guò)程對(duì)自身的影響（如液氯的儲(chǔ)存與汽化、冷媒的規(guī)格數(shù)量、惰性保護(hù)氣體的規(guī)格數(shù)量等）。（3）將氯化工藝以及對(duì)該工藝過(guò)程產(chǎn)生影響的上下游的工藝過(guò)程和對(duì)工藝安全產(chǎn)生影響的相關(guān)公用工程一并納入自動(dòng)化控制與安全聯(lián)鎖技術(shù)改造范圍，確定控制方案，繪制PID圖。5.3 設(shè)備選型（1）確定相關(guān)檢測(cè)儀表型號(hào)。（2）計(jì)算并選定執(zhí)行機(jī)構(gòu)型號(hào)。（3）根據(jù)工藝過(guò)程復(fù)雜程度、檢修能力等確定自動(dòng)化和安全聯(lián)鎖的實(shí)現(xiàn)載體（如DCS、PLC、智能表、常規(guī)表；電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)、自力等）。5.4 提交方案（1）繪制實(shí)施的工藝管道儀表控制流程圖（PID）。（2）繪制順序控制邏輯圖

27、（需要時(shí)）。（3）控制、報(bào)警、聯(lián)鎖一覽表。（4）自控設(shè)備表。（5）檢測(cè)取源和執(zhí)行器改造圖（說(shuō)明或標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)號(hào)）。 （6）提交自控、聯(lián)鎖能源供應(yīng)方案。5.5 與建設(shè)方技術(shù)交底，提交改造圖紙，簽署設(shè)計(jì)變更。6 典型工藝安全控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)方案某企業(yè)三氯化磷裝置氯化工序安全控制方案6.1 工藝簡(jiǎn)述三氯化磷生產(chǎn)裝置分為熔磷、供氯、氯化、灌裝四個(gè)工序，下面就與氯化工藝有關(guān)的供氯和氯化工序進(jìn)行簡(jiǎn)述。6.1.1 供氯工序來(lái)自液氯儲(chǔ)罐的液態(tài)氯在一定壓力下通過(guò)液氯汽化器汽化，汽化后的氯氣控制一定流速通入準(zhǔn)備好的氯化釜。6.1.2 氯化工序向氯化反應(yīng)釜加入一定量的三氯化磷母液，預(yù)熱壓磷管線至規(guī)定溫度，向氯化反應(yīng)釜壓

28、入規(guī)定量的底磷，保持反應(yīng)釜中黃磷過(guò)量。開(kāi)啟洗磷塔冷凝器循環(huán)水和氯化釜夾套蒸汽，預(yù)熱氯化釜至規(guī)定溫度，打開(kāi)氯氣手動(dòng)閥，按規(guī)定流速向氯化釜通入干燥氯氣，進(jìn)行氯化反應(yīng)，同時(shí)關(guān)閉氯化釜蒸汽閥，開(kāi)啟循環(huán)水手動(dòng)閥進(jìn)行降溫。生成的三氯化磷蒸汽進(jìn)入洗磷塔分餾，帶出的黃磷返回反應(yīng)釜，三氯化磷蒸汽進(jìn)入冷凝器，冷凝下來(lái)的液體三氯化磷一部分回流至氯化釜，調(diào)節(jié)氯化反應(yīng)，以控制氯化釜液位和溫度，一部分進(jìn)入產(chǎn)品計(jì)量罐，分析合格后進(jìn)入成品儲(chǔ)罐。反應(yīng)過(guò)程中根據(jù)氯化釜內(nèi)壓力和液位調(diào)節(jié)通入的氯氣量，根據(jù)通氯量調(diào)節(jié)黃磷投料量，并定期清理氯化釜底的磷泥。工藝流程圖見(jiàn)附圖一。6.2 該裝置氯化工藝危險(xiǎn)性分析6.2.1 固有危險(xiǎn)性分析本裝

29、置所用原料氯氣和黃磷均為劇毒化學(xué)品，氯氣火災(zāi)危險(xiǎn)性為乙類(lèi)，且為助燃劑、強(qiáng)氧化劑，遇水生成鹽酸和次氯酸，具有強(qiáng)腐蝕性，和金屬反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，遇明火會(huì)發(fā)生爆炸；黃磷火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲類(lèi)，且為自燃物品和極度危害介質(zhì)。產(chǎn)品三氯化磷為劇毒、腐蝕性化學(xué)品。6.2.2 工藝過(guò)程的危險(xiǎn)性分析（1）火災(zāi)爆炸：黃磷屬于自燃物品，熔磷過(guò)程中如果操作不當(dāng)，接觸空氣會(huì)發(fā)生自燃并引起爆炸；液氯儲(chǔ)罐在正常操作時(shí)保持一定壓力，如溫度升高會(huì)造成壓力升高，容易導(dǎo)致容器物理爆炸；液氯汽化器內(nèi)容易造成三氯化氮積聚，在游離氯存在下能發(fā)生支鏈化反應(yīng)，導(dǎo)致爆炸性分解而引發(fā)物理爆炸，同時(shí)三氯化氮對(duì)高溫、震動(dòng)、撞擊、摩擦相當(dāng)敏感，操作不當(dāng)極易發(fā)生爆

30、炸；三氯化磷遇水猛烈分解，產(chǎn)生大量的熱量和濃煙，會(huì)引發(fā)爆炸事故；生產(chǎn)過(guò)程中如果操作失誤，造成氯化釜內(nèi)底磷過(guò)少，或通氯過(guò)量，生成五氯化磷，遇磷發(fā)生分解會(huì)引發(fā)容器爆炸；氯氣和三氯化磷泄漏會(huì)遇濕產(chǎn)生酸霧，對(duì)容器外部產(chǎn)生腐蝕，造成壓力容器損壞甚至爆炸等。（2）中毒窒息本裝置涉及的氯氣、黃磷、三氯化磷均為劇毒化學(xué)品，生產(chǎn)過(guò)程中如操作不當(dāng)發(fā)生泄漏或容器爆炸，操作人員如果未采取有效的防范措施或措施不當(dāng)，均會(huì)發(fā)生中毒事故。（3）化學(xué)灼傷三氯化磷屬于酸性腐蝕品，氯氣遇水生成鹽酸，也為酸性腐蝕品，對(duì)人體的皮膚和粘膜具有刺激腐蝕作用。6.3 該裝置氯化工藝控制方案綜述6.3.1 供氯工序液氯儲(chǔ)罐設(shè)置溫度、壓力、液位

31、現(xiàn)場(chǎng)指示并遠(yuǎn)傳控制室顯示報(bào)警，并設(shè)置安全閥；出料管線設(shè)置遠(yuǎn)距離緊急切斷閥；液氯汽化器設(shè)置溫度現(xiàn)場(chǎng)指示并遠(yuǎn)傳控制室超高報(bào)警；氯氣緩沖罐設(shè)置壓力現(xiàn)場(chǎng)指示并遠(yuǎn)傳控制室超壓報(bào)警，同時(shí)定期人工排放三氯化氮。6.3.2 氯化工序氯化釜設(shè)置溫度、壓力、液位現(xiàn)場(chǎng)指示并遠(yuǎn)傳控制室顯示報(bào)警，氯化釜頂部設(shè)置爆破膜；通氯管線設(shè)置調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)和緊急切斷閥，通過(guò)氯化釜內(nèi)壓力調(diào)節(jié)通氯量，同時(shí)與氯化釜溫度形成聯(lián)鎖切斷，通過(guò)流量計(jì)在控制室顯示瞬時(shí)流量和累積量；壓磷管線設(shè)置流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥和緊急切斷閥，進(jìn)料量與氯氣進(jìn)料成比例調(diào)節(jié)，并與氯化釜溫度形成聯(lián)鎖切斷，通過(guò)流量計(jì)在控制室顯示瞬時(shí)流量和累積量；洗磷塔和冷凝器出口溫度現(xiàn)場(chǎng)指示并遠(yuǎn)傳控制室顯示報(bào)警。以上控制、報(bào)警及聯(lián)鎖方式通過(guò)DCS在控制室實(shí)現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)邏輯框圖見(jiàn)附圖二?？刂?、報(bào)警、聯(lián)鎖一覽表見(jiàn)附表四。自控設(shè)備表見(jiàn)附表五。7 氯化工藝安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)方案附表、附圖7.1 山東省主要氯化工藝和產(chǎn)品（附表一）7.2 重點(diǎn)監(jiān)控工藝參數(shù)的控制方式（附表二）7.3 企業(yè)需提交的設(shè)計(jì)資料清單（附表三）7.4 某企業(yè)氯化工藝管道儀表流程圖（附圖一）7.5 某企業(yè)氯化工藝控制系統(tǒng)邏輯框圖（附圖二）7.6 某企