保持稳定的气体压力生产盐酸

盐酸(HCl)的生产涉及在燃烧器中结合氢气和氯气。作为原料的气体是使用氯碱工艺产生的，其中盐水(NaCl)和氢氧化钠(NaOH)在称为电解槽的反应器中通过电解分解。电解槽的主要部件是阳极和阴极，由一层膜隔开。该膜对其两侧氢气和氯气头之间的压差波动非常敏感，因此最重要的过程变量之一是控制两个头中的气体压力，以保持阴极和阳极之间的理想压差。这必须一直保持，以最大限度地延长膜的寿命，同时避免任何潜在的工艺安全事故，因为一个颠覆(见图1)。

所需压差约为8英寸。电解槽槽室中隔膜的WC必须经常保持。一般情况下，氯集管压力为112in。当氢气集管压力为120 in时，WC。WC，创建所需的差速器。这是稳定使用压差控制器。如果压差超过安全限度或氯压过高，细胞室将被关闭。通过向废气脱氯系统或紧急排气洗涤器(EVS)系统释放气体来缓解过多的氯压力。类似地，堆栈的气体释放可以防止过高的氢压力(见图2)。

来自电解槽的气流经过处理，然后输送到HCl合成燃烧器装置。气体进料压力合成器(一个梅尔森单位是典型的)应该在77和80之间。WC。

挑战创业和倒闭

HCl燃烧器装置的快速启动或关闭会在集管中产生压力扰动，通常能够触发警报，导致过程在几秒钟内关闭。因此，不仅要控制和维持供应燃烧器装置的氯和氢总管的压力，而且还要控制和维持电解槽膜上的压差。带有多个燃烧器的单位将增加复杂性。

导流概念是将压力扰动降至最低的一种方法。如果燃烧器起跳并关闭，将该燃烧器使用的确切数量的气体转移到其他目的地，通常是EVS用于氯气，大气通风口用于氢气，可以减轻或消除集管中的压力扰动。

基本控件描述

基本的策略是使用到燃烧器的气体流量测量，并在一条通往安全区域的线路上放置一个节流控制阀，以便通过部分打开的控制阀的流量与到燃烧器的流量匹配。通过节流阀的流量由第二个上游故障关闭开关阀来阻止。开关阀与燃烧器安全切断阀电连接，因此当燃烧器跳闸和燃烧器安全切断阀关闭时，导流线上的开关阀打开。在流量被分流并稳定后，节流阀缓慢关闭，给正常的压力控制系统时间来调整到新的流量，同时浪费最小量的给料。

详细控制说明

每个HCl燃烧器装置都有一个相应的节流阀和开关阀导流装置。图2显示了两个HCl燃烧器的设置，因此每个给料有两个导流阀组。燃烧器启动，正常操作和关闭模式是至关重要的，所以让我们更详细地考虑这些序列。

燃烧器启动方式-通常，该序列包括以下步骤:

• 使序列
• 氮气吹扫
• 脱矿水流/气流/回流酸流建立
• 引燃火焰
• 主火焰/氢气流斜坡
• 将气流换成氯，然后
• 进程稳定在正常水平。

一旦该顺序被启用，氢气节流阀将打开到预先设置的位置，并且由于靠近燃烧器的安全关闭阀关闭，开关阀保持打开状态。这一步建立氢气从氢气集管到排气堆的流动。这是燃烧器主火焰步骤所需的流量。

在主火焰步骤中，氢气安全关闭阀打开，氢气流量控制阀打开到预先设置的位置，以获得维持主火焰所需的最小氢气流量。一旦安全阀打开，分流开关阀关闭，将氢气从烟囱分流到燃烧器。

正常运行,一旦一切稳定，HCl燃烧器正常工作，氢和氯分流管上的开关阀保持关闭。节流阀跟踪氢和氯的流动，并将它们的开口定位到匹配的位置。这遵循一个基本的数学函数:

简历=F/ (K * q RT dP（P）)

该方程包含变量:流量、有效压降(dP)、上游压力(P)和节流阀的Cv值。希望压力保持足够稳定，不需要对变化的压力和压差进行不断的补偿调整。最初，数学函数不应包含压力或压差补偿。这使得Cv与flow的关系更加简单。使用控制阀通径计算中使用的流量值，可以确定K因子，然后可以确定任何流量的节流阀Cv。输出可以将百分比打开转换为4-20 mA输出。

〇停机或跳闸一旦燃烧器关闭或跳闸，燃烧器上的安全关闭阀和流量控制阀关闭，分流器开关阀打开。分流器节流阀已经处于正确的位置，因为它们一直在持续地保持它们的位置，这是基于跳闸前进入燃烧器的氯和氢流量。这有助于最大限度地减少任何可能向上移动并破坏电解槽的压力扰动。

- Neelesh Shah, P.Eng，is a senior instrumentation and control engineer for Molycorp Inc. He has about 20 years of instrumentation and control engineering experience, including startup and commissioning experience at several chemical processing facilities around the world. Edited by Peter Welander, contributing content specialist,控制工程，pwelander@cfemedia.com．

关键概念:

• 化学过程通常具有必须精确调节的独特的关键变量。
• 控制各种形式的干扰需要创造性的工程。
• 启动和关闭是所有流程中的关键时刻，值得仔细规划。

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