螯合树脂塔酸化的预防与处理的事故预想

关键字： 浙大中控DCS、螯合树脂塔酸化、事故预想 一、前言 螯合树脂塔的工作正常与否，直接关系到离子膜电解模的寿命及安全，而螯合树脂塔的酸化会使精制盐水中的Ca2＋、Mg2＋不能吸附，会使离子膜受到污染，直接导致离子膜的效率下降，电压升高，直至膜损坏。因而对螯合树脂塔酸化的如何预防，如果酸化后如何处理是十分重要的，对离子膜烧碱的生产安全有重要的意义。本文讨论的是浙大中控DCS实现顺控程序的螯合树脂塔在DCS上对于酸化的预防、酸化处理的事故预想方案。 二、螯合树脂塔的酸化的事故预想方案： 鉴于螯合树脂塔的酸化对整个离子膜烧碱的生产可造成极为严重的后果，下文从DCS 的角度讨论如何预防酸化的发生，如果发生酸化在DCS 上如何快速处理： 1、在DCS 上如何预防螯合树脂塔的酸化： 1)、在DCS 上预防螯合树脂塔首先从报警方面处理，但是由于PH 值变送器很容易出现问题，经常出现检测不准确的情况，误报警经常发生。如果PH 值变送器出现问题，那么用仅使用报警对操作工进行提示是远远不够的，如果操作工现场巡检时对其PH 值使用PH 试纸进行简单的测试，便可早发现问题； 2）、如果PH 值变送器有问题，那么PH 的调节回路不可能正常工作，设想从加酸的角度来处理，不让过多的盐酸加入盐水中。设想的根据在已往的开车实践中发现从一次盐水送到二次盐水的PH 在正常开车时基本无大的变化，因而设想的方案如下： a、如果一次盐水送到二次盐水有流量仪表，则可根据流量的大小控制加盐酸的调节阀门，其比例系数可根据经验调出； b、如果一次盐水送到二次盐水没有流量仪表，则可根据盐水输送泵的变频器的频率大小控制加盐酸的调节阀门，其比例系数可根据经验调出；加酸量与盐水流量成比例关系，盐酸的过量可能性将有所降低 另外在不少的项目上，螯合树脂塔的盐水调酸阀门有一个旁路阀，必须密切注意不能误开，否则加酸量不可能准确，而且有可能造成严重后果。 2、螯合树脂塔酸化后如何快速处理： 螯合树脂塔酸化的处理的事故预想的设计是：酸化处理的事故预想是由以下部分组成（1）、尽可能迅速排出树脂塔内的酸化盐水，特别是在盐酸中有游离氯时；（2）、再生，可从碱洗开始再生，树脂在酸化后全转化成氢型树脂，不必再作酸洗；（3）、可以过滤代替盐水置换。假如二次盐水罐的盐水合格，必须严格注意不要使不合格的盐水送到二次盐水罐。如果合格的二次盐水足够多，也可以使用正常的再生步内的盐水置换。如何快速处理，可以充分利用DCS 的顺序控制来处理，将会节约时间，浙大中控在树脂塔的DCS 顺控程序设计上，有手动、半自动、自动三种方式组成，工作及再生步骤在DCS 上每一步都可手动置值操作；设计阀门故障、塔故障的工作再生；设计树脂塔的停车的控制。结合以上的设计操作步骤，可以在DCS 方便快捷的处理螯合树脂塔的酸化。 3、如果螯合树脂塔酸化后，其合格的精制盐水不多或没有，那么必须紧急停下电解槽并用纯水冲洗二次盐水罐、盐水高位槽、电解槽，严防电解离子膜重金属污染。 本文中提出的树脂塔酸化处理的事故预想方案不久前在一个项目中成功应用，其证明此事故预想具有一定得可行性，也对此事故预想提供了实践。下面就此项目的树脂塔酸化处理进行详细介绍： 三、项目背景： 该项目是12 万t/a 离子膜烧碱，由氯工程、旭化成两部分组成，采用日本炼水公司的螯合树脂塔，采用三塔联排方式。DCS 控制系统采用浙大中控ECS-100系统，螯合树脂塔的顺控程序由DCS 实现。 根据工程要求，厂方为浙大中控提供了由炼水公司提供的顺控时序图，其中包括正常过滤、再生及单塔故障时树脂塔的过滤、再生。但是，浙大中控的DCS系统不仅仅实现了炼水公司时序图的要求，而且增加了树脂塔阀门故障的判断、报警及联锁；树脂塔停车程序；及其他方面也作了充分考虑。而且停车程序也分为长期停车及短期停车两种方式，这样使螯合树脂塔在工作的平稳性及安全性、可靠度等有了质的提高。后来在现场进行联合调试中，炼水公司及氯工程的调试 人员都同意增加这些控制，认为这样更为为合理，是在国内DCS 系统上实现炼水树脂塔顺控最为完整的一次。螯合树脂塔的工艺流程图见下图－1： 图－1 四、酸化的处理过程： 在项目开车之初，此项目即发生一次螯合树脂塔的酸化，被迫降负荷生产，进行树脂塔的处理，但由于处理快速，没有引起比较严重的后果。但由此给在DCS 上进行树脂塔的酸化处理，及如何预防螯合树脂塔的酸化的事故预想，提供了完善的理论、实践依据，其充分也证明其事故预想是合理的、实用的。下面介绍其酸化过程及处理过程： 1、酸化的过程： 2004 年10 月15 日，当时旭化成离子膜已全面开车，氯工程准备投运，计划在当晚投运两台氯工程的电解槽，但在晚上11 点左右发现二次盐水的PH值持续为0，由于该PH计屡屡出现PH值下降到低限，又迅速恢复到正常值，因而操作人员对盐水的PH低限报警已麻痹大意。在此后检查历史趋势，发现自晚上6 点到晚上9 点已有十几次PH值降到低限又迅速恢复的情况，只是在10 点左右到发现是一直为0，并经分析人员取样分析后发现PH值确定已经很低，而且盐水中含有少量游离氯，如果不迅速处理，那么一些树脂也有可能烧死，正在运行的电解槽的膜会极大地受到Ca2＋、Mg2＋的污染，当务之急如何快速处理螯合树脂塔。 2、酸化的处理过程： 当时螯合树脂塔已正常运行5－6 天，炼水公司的调试人员已回国，如何处理螯合树脂塔的酸化，厂方首先向氯工程及配合开车的各单位咨询如何迅速处理的问题。在没有结果的情况下，浙大中控向厂方介绍此事故预想方案。介绍完此事故预想方案后，厂方工艺人员计算，费时约5 个小时左右可有一个树脂塔正常工作。在5、6 个小时左右就有足够的精制盐水，12 个小时就可以使三个树脂塔正常工作。这样以现有的合格精制盐水维持旭化成的在低负荷运行，而且对下游 工段影响不大。因此厂方决定使用此事故预想方案。 利用DCS 的程序处理螯合树脂塔的酸化具体过程如下： （1）排液并纯水置换： 在DCS 上的控制程序中有长期停车的处理，当时设计的目的是：如果树脂塔长期停车，则整个树脂塔温度会降低，那么有盐结晶到树脂中，这是一个不大不小的麻烦，对树脂塔有不利的影响，如果长期停车最好把精制盐水从树脂塔中排出一部分，并用纯水置换一下，降低盐水的含盐量，这样可防止结晶。 现在用长期停车来处理酸化盐水，则把排液及纯水置换时间放长一点就可以了。因在事故预想中已考虑使用，因而顺利地完成了第一步。其操作见图－2： 图－2 （2）再生 在事故预想中考虑使用常规的再生步骤进行再生，但是发现在现场强制动作的阀门太多，容易出错，因而决定使用在DCS 控制程序中的故障塔的运行及再生步骤，可先把C 塔置为故障状态，目的是把C 塔暂时切出来，不参与任何动作。（因而事后修改事故预想方案，可使用塔故障配合再生，则更为方便。）见图－3/1 此时切换到是A 再生，B 塔运行，此时必须把B 塔的盐水进口阀门及出口阀门在现场强执关闭，并把树脂过滤器前的手动工艺阀关闭，这样不致有不合格盐水进入二次盐水罐内。 图－3/1 在事故预想中考虑，树脂塔已酸化，不必再运行酸洗，再生可从碱洗开始。 在程序控制下顺利完成A 塔的再生，其操作见图－3/2： 图－3/2 （3）盐水置换 如果使用正常的再生步骤，需要使用合格的二次盐水回流到A 塔，那么这时的合格精制盐水不够，使电解槽可能因盐水不够而被迫停车，因而不能使用正常再生的盐水置换。在事故预想中考虑可直接用合格的一次盐水以过滤代替置换。其过程为：手动将程序切换到A 工作，B 再生，A 的盐水进口阀工作，出口阀强制关闭，树脂过滤器阀门仍然关闭，此时强制打开废水阀，使不合格的盐水回流至一次盐水，这样过滤大约30 分钟后，检查盐水浓度合格，此时关闭废水阀，强制打开盐水回流阀，使盐水回流到二次盐水的一次盐水罐，并检测盐水，又运行30 分钟，并检测盐水合格后，解除出口阀的强制，并打开树脂过滤器的阀门，此时合格的盐水到了二次盐水罐，又过了30 分钟，开始对旭化成电解升到正常负荷。 到B 塔再生完成后，形成AB 排序，解除C 塔故障，并手动将程序切到C 塔再生，AB 运行方式，C 塔再生从碱洗开始，此时投入半自动，再生结束后切入ABC 排序，再切入A 塔再生，此时旭化成电解已正常运行了12 个小时左右。 五、此次酸化处理的体会： 此时事故后，对于螯合树脂塔的酸化的预防与处理有了新的认识： （1） 此次事故的顺利处理，是对事故预想的构想比较细致，充分考虑各方面因素，处理的各个步骤； （2） DCS 对于树脂塔的顺控的充分考虑也是顺利处理此次事故的重要因素之一； （3） 此次事故的引起仅仅是因为二次盐水PH 调节的旁路阀被操作工误开所致，加强现场管理十分重要；向厂方建议操作工在定时巡检时使用PH 试纸测试调酸后盐水的PH 值，发现异常可迅速处理。其在 DCS 上的检测点见图－4： 图－4 向厂方建议如果P-409A/B 全停时，关闭进酸阀门。进酸阀门的大小 与一次盐水的输送流量成比例关系；实践证明此方案比较实用； （4） 对于PH 低限报警的处理，提出PH 值低报可不必一有低限马上报警，