一種氯化氫合成純度控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及氯堿工業的技術領域，具體涉及一種氯化氫合成純度控制系統。
【背景技術】
[0002] HCl廣泛應用于染料、醫藥、食品、印染、皮革、冶金等行業，尤其作為生產聚氯乙烯 的主要原料之一，其消耗量非常大。世界上消耗的聚氯乙烯達到3000萬噸/年以上，在聚 氯乙烯的生產過程中，氯化氫的純度直接影響到聚氯乙烯的品質和成本。傳統工業上控制 氯化氫的純度在94%以上，會造成1%~6%的氯氣剩余，這部分剩余的氯氣在我國東南部 化工較為發達的地區可作為液氯外銷，但在我國西部地區，往往液氯的運輸成本大于其銷 售價格，對企業會造成困擾。這部分液氯處理有兩種方法，一種是將剩余的液氯轉換為次氯 酸鈉消耗，但是采用這種方法會造成環保處理設施處理費用較高；另一種是將剩余的液氯 利用園區工業充足的原料氫氣來平衡掉多余部分的氯氣，操作繁瑣且氫氣消耗量較大，成 本較高。
[0003] 綜上，在傳統氯化氫的生產過程中，由于無法對氯化氫的純度實現良好的管理，會 導致產生大量的副產物次氯酸鈉或液氯、廢酸等，不僅影響后續的產品品質，而且這些副產 物還會對環境造成較大的污染，同時會大大增加環保處理的成本。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種氯化氫合成純度控制系統，用于解決現有的氯化氫生 產過程中，由于無法有效控制輸出的氯化氫純度及根據氯化氫純度調節氯氣和氫氣的進料 量，會導致產生大量的副產物次氯酸鈉、液氯和廢酸等，不僅影響后續產品品質，而且對環 境會造成較大的污染，從而大大增加后期成本的問題。
[0005] 為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種氯化氫合成純度控制系統，包 括氫氣進料機構和氯氣進料機構，所述氫氣進料機構包括氫氣調節閥和氫氣流量計，所述 氫氣流量計用于監測并顯示通過所述氫氣調節閥的氫氣流量大小，所述氯氣進料機構包括 氯氣調節閥和氯氣流量計，所述氯氣流量計用于監測并顯示通過所述氯氣調節閥的氯氣流 量大小，所述氯化氫合成純度控制系統還包括氯化氫濃度自動控制裝置，所述氯化氫濃度 自動控制裝置包括用于接收所述氯氣流量計信號、所述氫氣流量計信號以及輸入信號的接 收電路以及DCS總控器，所述DCS總控器的一側與所述接收電路相連并用于獲取所述接收 電路輸出的信號，所述DCS總控器的另一側輸出信號給氯氣調節閥或氫氣調節閥。
[0006] 相比于現有技術，本發明所述的氯化氫合成純度控制系統具有以下優勢：本發明 在傳統的氯化氫合成系統中增設有氯化氫濃度自動控制裝置，該氯化氫濃度自動控制裝置 能根據輸入的信號對氯氣調節閥和氫氣調節閥的開度進行調節，從而達到對輸出的氯化氫 的純度調節的目的，使用方便，自動化程度高。同時，上述控制系統還能根據需調節后的氯 化氫純度來控制氯氣調節閥的開度，從而使氯氣在氯化氫合成系統中的反應率提高。采用 本系統輸出的氯化氫為原料制作后續產品，特別是制作聚氯乙烯的過程中，由于不含余氯， 從而更可靠地保證后續產品特別在制備氯乙烯單體工藝中的安全穩定，同時合成氣純度的 提高，減少了前序氯氣工序余氯的副產物的產生，減少了對環境的污染和治理環境成本。
【附圖說明】
[0007] 通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通 技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本發明 的限制。在附圖中：
[0008] 圖1示出了根據本發明實施例所述的氯化氫合成純度控制系統的結構示意圖。
[0009] 附圖標記：
[0010] 1-氫氣調節閥， 2-氫氣流量計，
[0011] 3-氯氣調節閥， 4-氯氣流量計，
[0012] 5-氯化氫濃度自動控制裝置， 51-接收電路，
[0013] 511-就地儀表， 512-信號變送器，
[0014] 513-信號輸入器， 52-DCS總控器，
[0015] 521-邏輯運算模塊， 6-執行機構，
[0016] 7-氫氣切斷閥， 8-氯氣切斷閥。
【具體實施方式】
[0017] 本發明提供了許多可應用的創造性概念，該創造性概念可大量的體現于具體的上 下文中。在下述本發明的實施方式中描述的具體的實施例僅作為本發明的【具體實施方式】的 示例性說明，而不構成對本發明范圍的限制。
[0018] 下面結合附圖和具體的實施方式對本發明作進一步的描述。
[0019] 本實施例提供一種氯化氫合成純度控制系統，包括氫氣進料機構和氯氣進料機 構，氫氣進料機構包括氫氣調節閥1和氫氣流量計2,氫氣流量計2用于監測并顯示通過氫 氣調節閥1的氫氣流量大小，氯氣進料機構包括氯氣調節閥3和氯氣流量計4,氯氣流量計 4用于監測并顯示通過氯氣調節閥3的氯氣流量大小。在該控制系統中采用氯化氫濃度自 動控制裝置5可分別來控制氯氣進料機構和氫氣進料機構中的進料量。氯化氫濃度自動 控制裝置5包括接收氫氣流量計2信號、氯氣流量計4信號和輸入信號的接收電路51以及 DCS總控器52。DCS總控器52的一側用于獲取接收電路51中的傳輸信號，DCS總控器52 的另一側用于將從DCS總控器52輸出的信號傳遞給氯氣調節閥3或氫氣調節閥1。
[0020] 具體地，接收電路51從氫氣流量計2接收的信號為氫氣流量計2讀數/%，從氯氣 流量計4接收的信號為氯氣流量計4讀數，所接收的輸入信號為調整前氯化氫純度C 1W 及調整后需達到的氯化氫純度(：2。數據；2.、￡%、（；以及C2以電信號的方式輸入DCS總 控器52中，并在DCS總控器52中進行運算，運算結果再以電信號的方式輸出并用于控制氯 氣調節閥3或氫氣調節閥1的開度大小。
[0021] 在對原氯化氫合成系統進行改進時，使其能達到自動調節氯氣調節閥3或氫氣調 節閥1的目的時，只需在原系統中裝有本實施例所述的氯化氫濃度自動控制裝置5便可，改 動小，投資省，且能達到對氯化氫純度控制簡便、高效的特點。
[0022] 作為本實施例的一個優選方式，接收電路51中包括分別用于接收氫氣流量計2信 號和氯氣流量計4信號的兩套就地儀表511及信號變送器512,以及用于接收調整前的氯化 氫濃度C 1和需調整的氯化氫純度C 2的信號輸入器513。就地儀表511是指安裝在對象和 被控對象附近的儀表。本實施例中兩個就地儀表511分別安裝在氫氣流量計2附近和氯氣 流量計4附件，用于監測氫氣流量計2和氯氣流量計4中的數值并在其內部形成數字信號， 該數字信號傳輸給與就地儀表511連接的變送器。變送器是指把傳感器的輸出信號轉變為 可被控制器識別的信號的轉換器。在本實施例中變送器將就地儀表511中數字信號轉變為 可被DCS總控器52識別的電信號。信號輸入器513為人機對話界面，可在該界面上直接輸 入調整后需達到的氯化氫濃度C 2，調整前的氯化氫濃度C1可通過氯化氫濃度檢測儀將檢測 數據傳輸到該信號輸入器513中，當然，調整前的氯化氫濃度(^也可直接傳輸到DCS總控器 52中。其中，為了檢測方便，氯化氫濃度檢測儀采用固定式檢測儀，具體為本領域技術人員 所熟知，故在此不再闡述。
[0023] 當然，接收電路51也可采用一個信號輸入器513,通過人工讀取氯氣流量計4讀 數4?、氫氣流量計2讀數4,以及調整前氯化氫純度C 1，并和調整后需達到的氯化氫純度C2 米用人工一并輸入信號輸入器513中，再由信號輸入器513傳輸到DCS總控器52的邏輯運 算模塊521中，但這種方式自動化程度低，調整不方便，靈敏度低，效率較差。
[0024] 需要說明的是，上述DCS總控器52中設置有邏輯運算模塊521，可根據接收的信號 進行運算，并將運算結果以電信號的方式輸出到調節閥并用于控制調節閥的開度大小。該 邏輯運算模塊521的內部計算主要采用兩種方式，在下文中分別給予闡述。
[0025] 方式一：
[0026] 已知調節前氫氣流量計2讀數與氯氣流量計4讀數的比例系數K1，氯化氫純度C 1 以及需要調整氯化氫的純度C2。
[0027] 在氯化氫的反應系統中，反應方程式為：Cl2+H2+H' 2-2HC1+H' 2
[0028] 反應方程式中：C12指反應系統中參與反應的氯氣；
[0029] H2指反應系統中參與反應的氫氣；
[0030] 莊2是指反應系統中過量的氫氣；
[0031] HCl是指反應系統中生成的氯化氫。
[0032] 反應系統中，在氯氣的進料流量不變、氫氣的進料流量不變的情況下，生成 的氯化氫純度也不變，反應在反應系統中恒速定量地進行，根據反應方程式，可知：
[0036] 式中，/??是指反應系統中參與反應的氯氣的流量；
[0037] 是指反應系統中參與反應的氫氣的流量；
[0038] 是指反應系統中過量的氫氣流量；
[0039] FHa是指反應系統中生成的氯化氫的流量；
[0040] 巧2指進入反應系統中氫氣的總流量；
[0041] C是指反應系統中氯化氫的純度。
[0042] 此處氯氣和氫氣的純度均視為100%，其他雜質忽略。
[0043] 在控制系統中，氫氣流量計2用于監測并顯示進入反應系統中氫氣的總流量，則 [0044] Fh^ -Lfli
[0045] 式中：4?為氫氣流量計2的讀數。
[0046] 在此反應系統中，氯氣的反應率為100%，即參與反應的氯氣與進入反應系統中 的氯氣流量相等，但若本實施例中的氯氣流量計4不標準，其讀數存在偏大或偏小的情況， 則該氯氣流量計4顯示出的讀數與實際參與反應的氯氣流量存在一個矯正系數，為R，則 = :，不同氯氣流量計的矯正系數R值不同，且為定值，當該氯氣流量計為標準流 量計時，R = 1。
[0047] 式中：4?為氯氣流量計4的讀數。
[0048] 假設氫氣流量計2讀數與參與反應的氯氣流量的比例系數為K，則
[0049] 氯化氫純度C與比例系數K和矯正系數R之間的關系。
[0050] 由等式Sl-I可得，
[0053]調節前氫氣流量計2讀數與參與反應的氯氣流量的比例系數記為K1，氯化氫純度 記為C1，需要調整后的氫氣流量計2讀數與參與反應的氯氣流量的比例系數記為K2，氯化氫 的純度記為C 2，則
[0056] 根據公式1?.二=_ .，:則在調節前，已知2?、.?.和R，就能得出K1 值，又根據公式K2= (2-C 2) C1K1/ [ (2-Q) C2]，已知VCjP C 2，就能得出1(2值。在調節后，可 通過調節氯氣調節閥3和氫氣調節閥1的開度大小，