氯化氢吸收制酸过程的先进控制策略及其应用_陈华锋.pdf
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1、38应用研究 APPLICATION RESEARCH CHINA INSTRUMENTATION2023年 第2期氯化氢吸收制酸过程的先进控制策略及其应用Advanced Process Control Strategy and Application of Hydrogen Chloride Absorption Acid Production Process陈华锋 金晓明 柯树炉(浙江中控技术股份有限公司,浙江 杭州 310053)Chen Huafeng,Jin Xiaoming,Ke Shulu(Zhejiang Supcon Technology Co.,Ltd.,Hangzhou
2、 Zhejiang 310053)摘要:针对氯化氢吸收制酸过程面临的易超温、酸槽液位与盐酸浓度匹配不佳、操作难度大等问题,提出一种先进控制策略,实现氯化氢吸收制酸过程中工况判断、盐酸浓度与降膜吸收器吸收温度的协调控制、酸槽的自动切换等功能。工业生产装置实施应用效果表明:该先进控制策略提升了 盐酸浓度控制的平稳性,避免降膜吸收器因超温而出现的环保风险,并降低了操作人员的劳动强度。关键词:氯化氢吸收制酸 降膜吸收器 盐酸浓度 先进控制 专家控制Abstract:In view of the problems existing in the process of hydrochloric acid
3、production by hydrogen chloride absorption,such as easy overheating,poor matching between acid tank level and hydrochloric acid concentration,and difficult operation,an advanced control technology of automatic control method for hydrochloric acid production by hydrogen chloride absorption was adopte
4、d,and the working condition judgment,coordinated control of acid concentration and falling film absorber temperature,automatic grooving and other control principles in the process of hydrochloric acid production were discussed.Finally,through the implementation of advanced control technology,the sta
5、bility of acid concentration control was improved,the environmental risk of falling film absorber due to overtemperature was avoided,and the labor intensity of operators was reduced.Key words:Acid production by hydrogen chloride absorption Falling film absorber Hydrochloric acid concentration Advanc
6、ed process control Expert control收稿日期:2022-07-12作者简介:陈华锋(1983-),男,浙江杭州,工程师,现从事APC实施及管理工作。引言降膜吸收是化工行业中常用的分离副产HCl制盐酸的工艺,具有设备简单、投资低、吸收效率高等优点。然而,在实际生产运行中,随着吸收时间的增39APPLICATION RESEARCH 应用研究中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2023年 第2期果显示,先进控制系统明显提升了降膜吸收器温度的稳定性、盐酸浓度与酸槽液位的匹配度,大大提高生产自动化程度。1 工艺特点与控制需求HCl吸收制酸过程工艺流程为
7、:反应物料气通过HCl分离塔分离出氯化氢气体,然后进入4个降膜吸收器;工业水通过调节阀控制与循环酸一起进入降膜吸收器,经过气液传质达到吸收氯化氢气体的目的;吸收后的盐酸进入盐酸储槽,经过连续循环吸收,使酸浓度达到合格标准,然后切换盐酸储槽,再次循环吸收。HCl吸收制酸过程工艺流程如图1所示。HCl吸收制酸过程有两方面的控制需求:(1)控制降膜吸收器温度不能超温,需要一个合理调节进水量的控制策略克服盐酸浓度变化和负荷变化带来的影响。(2)解决盐酸浓度和酸槽液位之间的匹配问题,即在酸槽液位正好达到需要切槽时,所对应的盐酸浓加,盐酸浓度不断提高,导致降膜器的吸收温度不停变化,需要频繁调节进水量,同时
8、,负荷变化也需要调节进水量。如果吸收温度超温,将导致HCl气体溢出至尾气吸收系统,不仅减少经济效益,而且增加环境污染风险。另一方面,生产运行需要考虑盐酸浓度与酸槽液位的匹配问题,即当前酸槽液位正好达到所对应的盐酸浓度。如果匹配不当,酸槽液位较高而盐酸浓度低,则需要减少进水或排出一部分盐酸至备用槽,容易造成超温;如果盐酸浓度较高而酸槽液位低,则需要增加进水量,造成每个生产周期的不稳定。因此,盐酸降膜吸收过程普遍存在着自动化程度低而劳动强度大的问题。本文针对某氟化工生产装置的HCl吸收工段提升自动化水平的需求,提出了一种HCl吸收制酸过程的先进控制策略。该控制策略以浙江中控技术股份有限公司的APC
9、-Suite软件为实现平台,根据HCl吸收制酸过程的工艺运行特点,采用专家控制和预测控制建立吸收制酸过程先进控制系统。实际运行效图1 HCl吸收制酸过程工艺流程40应用研究 APPLICATION RESEARCH CHINA INSTRUMENTATION2023年 第2期HCl吸收制酸过程中,盐酸储槽A、B是轮换工作的。当某个储槽的液位、酸浓合格后,先进控制系统需自动完成切槽,并提示出酸,进入下一循环周期。2.2 控制功能先进控制系统的输入信号包括盐酸浓度、各酸槽液位、各降膜吸收器吸收温度设定值和测量值、进水调节阀的上下限等;输出信号为各进水调节阀开度、酸槽进出口切断阀切换指令。吸收制酸先
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