聚合釜PVC生产中的紧急停车系统应用

氯乙烯、脱盐水、各种助剂以一定的比例在聚合釜中通过聚合反应生成聚氯乙烯。聚合反应是一种很剧烈的化学反应, 在反应期间, 通过冷冻水循环系统将釜温控制在57℃左右, 釜压通常控制在0.8MPa左右 (视具体情况而定) 。当聚合反应到达反应要求, DCS系统将加入正常终止剂终止聚合反应。但在化工生产中会有很多异常情况发生:1聚合釜冷冻水循环系统故障。2装置仪表风停。3装置停电。4聚合釜搅拌器故障。一旦出现上述紧急情况, 聚合反应的温度将失去控制, 聚合釜的温度压力都将迅速升高并超过高限值, 安全阀就会起跳, 因此需要终止聚合反应。但在异常情况下, 正常终止剂系统无法正常使用时, 那么就可以使用紧急终止剂系统。

2#PVC装置原有的紧急停车系统是由一套PLC系统控制的:一旦聚合釜本身反应异常或重要设备出现问题, PLC系统将自动往聚合釜中加入NO以紧急终止聚合反应。氯乙烯聚合需要引发剂, 该紧急停车系统中的N O加入聚合釜后通过阻挠引发剂的作用来暂时终止聚合反应, 给操作工充足的时间来处理故障。但这套系统存在一定的设计缺陷。

(1) 它是基于PLC系统本身运行良好及其与D C S系统通讯完好的基础上进行的。一旦PLC及DCS系统出现故障时, 紧急事故停车系统就难以发挥应有的作用。

(2) NO终止剂程控阀开关状态中控无显示, 不利于操作工对现场阀位以及NO系统是否“挂载” (无“挂载”信号, NO将不能自动加入聚合釜) 做出正确判断。

(3) PLC系统一旦发出加入信号, 每釜配备的4瓶NO将一起加入聚合釜, 而不能按事故发生的大小和急缓做出调整, 给聚合釜实际生产负荷带来不利影响。

一旦此套PLC系统失去作用, NO将不能及时自动的加入聚合釜。只能靠现场操作工手动打开所有NO系统的阀门, 手动加入NO。但是聚合釜反应十分剧烈, 一旦失控, 釜温, 釜压上升很快, 若不能及时加入NO, 将造成安全阀起跳的严重事故。

为了解决这一设计缺陷, 为了当PLC及DCS系统发生故障时, 能及时将NO终止剂加入聚合釜, 故增加了与PLC紧急事故停车系统并行独立的手动强制NO操作台系统。该系统由下列特点。

(1) 系统采用了独立的UPS电源, 独立的控制回路, 独立于PLC、DCS系统。所以当PLC、DCS系统因掉电、系统故障无法发出加入指令时, 新加的NO操作台系统可以继续发出NO加入指令, 保证NO能够顺利地加入聚合釜。

(2) 控制操作台显示现场六个聚合釜共30个NO终止剂系统加料程控阀的开关状态。一旦哪个程控阀开关不到位, 中控室操作人员可迅速通知有关人员处理, 保证聚合期间, NO系统能够顺利挂载。

(3) 操作工能根据聚合釜反应的实际情况加入所需的NO终止剂量。每釜都配备4个N O瓶, 原来的四个程控阀是同时开关的, 现在这四个程控阀可以分别开关。在聚合反应的不同阶段, 引发剂的量是不同的, 要控制住聚合反应所需要的NO量也是不同的。所以当需要加入NO时, 中控室操作工可以根据聚合反应时间通过四个阀门控制N O的加入量。

(4) 在PLC和DCS系统异常或者根据工艺实际需求, 能及时、随时加入NO终止剂。原来的NO系统只有在有了NO“挂载”信号 (聚合反-应开始) 之后才能起作用。而现在的手动强制N O操作台系统可以根据工艺需要随时使用。

(5) 该系统直观、操作安全、控制迅速简便。聚合反应十分剧烈, 聚合釜由正常反应到失去控制常常只有几分钟的时间, 这就要求N O系统能够在聚合反应失去控制前迅速起作用。现在的手动强制NO操作台系统可由中控室操作员通过按钮操作, 完全可以满足要求。

改造后的紧急终止剂系统分A, B两个系统.A系统是利用操作台加入正常终止剂。正常终止剂系统有两条公用线:一条线走离心泵PU-9C, 程控阀VSP-SS01, 通过流量计FISS01计量。第二条线走离心泵P U-1 0 C, 程控阀V S P-S S 0 2, 通过流量计FISS02计量。如果DCS掉电或者DCS通讯故障, 操作工就可以利用A系统往聚合釜中加入正常终止剂。操作台左上角是两台流量计, 右下角依次是程控阀VSP-SS01、VSP-SS02, 离心泵PU-9C、PU-10C的按钮开关。6台聚合釜共用这两条正常终止剂加料线, 每台聚合釜上还有自己的正常终止剂加料按钮集:程控阀VSP-XY21、VSP-XY22, 搅拌器启动按钮及搅拌器密封水程控阀开关, 这些都可以在操作台上操作。

假设POLY-1E1需要使用操作台加入正常终止剂, 则操作工依次按按钮:PU-9C、V S P-S S 0 1、V S P-1 1 2 1、V S P-1 1 2 2、V S P-1 1 8 1、D R V-1 E 1, 同时监测流量计FISS01, 等待正常终止剂加入所需量后, 依次再将刚才开的阀门关上 (按钮是按下开关, 弹起就是关闭) 。

B系统是利用操作台往聚合釜中加入紧急终止剂NO, 每一台聚合釜都配有四瓶NO, 如果DCS及PLC通讯正常, 聚合釜进入聚合反应, DCS自动产生挂载信号, 一旦产生异常情况, P L C自动打开程控阀Z Z-X Y 0 1、Z Z-X Y 0 2、Z Z-X Y 0 3、Z Z-X Y 0 4、VSP-XY41, NO瓶中的NO依靠自身压力自动加入聚合釜终止聚合反应。如果DCS及PLC通讯不正常、DCS掉电无法发出挂载信号及在无挂载信号的特殊情况下手动加入NO等情况发生, 则需要使用B系统。流程图图上从上往下依次为按钮开关ZZ-XY01、Z Z-X Y 0 2、Z Z-X Y 0 3、Z Z-X Y 0 4、V S P-XY41。一旦情况需要, 操作工可以按相应的按钮将NO加入聚合釜终止聚合反应。

原紧急事故停车系统设计的是当聚合釜系统异常时, 不管聚合反应时间和剧烈程度将现场每釜四瓶NO终止剂全部加入到一釜内, 使聚合迅速中止反应, 待后将其回收利用, 回收大约2-3小时, 才能恢复正常生产, 此时影响两釜投料。改进后根据聚合釜反应的实际情况具备适时加入NO终止剂量的能力, 能保证生产正常进行, 不影响继续投釜。按一次事故发生最小直接效益为:40 (吨) ×2 (釜) ×7000 (元) =56万元。

经改造实施后无论PLC及DCS系统是否正常, 中控室操作工都能根据需要将NO终止剂加入到聚合釜里, 有效的防止了聚合釜安全阀起跳, 造成PVC浆料喷出、VCM泄出引发中毒爆炸等不可预测的后果, 能有力的保障人身生命安全及设备安全, 保护了环境并避免了国家财产的损失, 本系统可避免的间接损失不可估量。

摘要：介绍了135m3聚合釜PVC生产紧急终止剂系统, 由于聚合反应是一种很剧烈的化学反应, 如果在正常生产中出现诸多异常情况, 为了尽快终止聚合反应, 减少危险, 正常终止剂系统外的紧急终止剂系统就很有必要了。

关键词：135m3聚合釜,紧急终止剂系统,NO,PVC