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（天津渤化工程有限公司，天津300193）

降粘樹(shù)脂采用水作連續(xù)相，將氯乙烯（VCM）單體、引發(fā)劑、分散劑等加入反應(yīng)釜中攪拌、加熱，達(dá)到反應(yīng)溫度后開(kāi)啟聚合釜夾套強(qiáng)制循環(huán)撤熱使之保持在一定溫度下進(jìn)行聚合反應(yīng)。在上述生產(chǎn)過(guò)程中，聚合反應(yīng)是放熱反應(yīng)，最為危險(xiǎn)。在反應(yīng)失控時(shí)，釜內(nèi)溫度會(huì)迅速升高，反應(yīng)速度加快，體系內(nèi)壓力增大，易造成容器破裂，高壓物料噴出，發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，造成較大的安全事故。本文的目的在于提供一種降粘樹(shù)脂生產(chǎn)用安全儀表系統(tǒng)，在降粘樹(shù)脂聚合裝置中采用一套安全儀表系統(tǒng)，在反應(yīng)系統(tǒng)發(fā)生超壓的情況下，通過(guò)安全儀表系統(tǒng)對(duì)相應(yīng)閥門(mén)進(jìn)行開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖，安全停車，使整個(gè)系統(tǒng)處于安全可控狀態(tài)。

1 降粘樹(shù)脂生產(chǎn)項(xiàng)目的HAZOP分析

降粘樹(shù)脂工藝由于存在聚合反應(yīng)（屬于安監(jiān)局首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝），使用氯乙烯和氨（屬于重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品）和存在氯乙烯球罐（屬于重大危險(xiǎn)源），涉及到“兩重點(diǎn)一重大”，根據(jù)2013年國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布76號(hào)文，關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)危險(xiǎn)化學(xué)品建設(shè)項(xiàng)目安全設(shè)計(jì)管理的通知[1]，需要對(duì)該工藝進(jìn)行HAZOP分析。HAZOP（即危險(xiǎn)與可操作性分析）是以系統(tǒng)工程為基礎(chǔ)，針對(duì)裝置工藝過(guò)程開(kāi)發(fā)的危害辨識(shí)技術(shù)，是目前工藝危害辨識(shí)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)[1]。經(jīng)過(guò)分析，確定在聚合反應(yīng)中，需要重點(diǎn)監(jiān)控工藝參數(shù)有：聚合反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力；聚合反應(yīng)釜內(nèi)攪拌速率；引發(fā)劑流量、分散劑流量、單體流量；冷卻水流量；可燃?xì)怏w監(jiān)控等。

2 SIS設(shè)計(jì)

為保證降粘樹(shù)脂聚合裝置的安全生產(chǎn)，HAZOP分析后，設(shè)置了聯(lián)鎖控制優(yōu)先級(jí)別更高、與裝置安全等級(jí)相適應(yīng)的安全儀表系統(tǒng)（SIS），用于生產(chǎn)裝置緊急事故切斷和聯(lián)鎖控制，作為工業(yè)過(guò)程中更為重要的安全控制措施。SIS的聯(lián)鎖控制獨(dú)立于DCS設(shè)置，可與DCS進(jìn)行通信，但DCS不能通過(guò)數(shù)據(jù)鏈向SIS寫(xiě)入數(shù)據(jù)[2]。針對(duì)降粘樹(shù)脂工藝聚合反應(yīng)，本文將聚合反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力、聚合單體流量、引發(fā)劑加入量、聚合反應(yīng)釜夾套冷卻水進(jìn)水閥形成聯(lián)鎖關(guān)系，在聚合反應(yīng)釜處設(shè)立緊急停車系統(tǒng)。當(dāng)反應(yīng)超溫、超壓、攪拌失效或冷卻失效時(shí)，能及時(shí)加入聚合反應(yīng)終止劑[3]。

3 結(jié)合具體工況進(jìn)一步說(shuō)明（見(jiàn)圖1）

下面結(jié)合具體工況對(duì)聚合裝置SIS設(shè)計(jì)進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：

1）當(dāng)壓力檢測(cè)元件10檢測(cè)到聚合釜1壓力大于等于1.0MPa時(shí)，SIS系統(tǒng)動(dòng)作：控制器11控制報(bào)警器12報(bào)警，同時(shí)開(kāi)關(guān)相關(guān)閥門(mén)：圖1中關(guān)閉引發(fā)劑流量控制閥、分散劑流量控制閥和第一根部閥15，關(guān)閉氯乙烯（VCM）的單體流量調(diào)節(jié)閥16和第二根部閥17，關(guān)閉聚合釜1夾套9熱水進(jìn)水溫度調(diào)節(jié)閥18及熱水回水切斷閥19，打開(kāi)聚合釜1夾套9冷水進(jìn)水溫度調(diào)節(jié)閥20及冷水回水切斷閥21，不加入緊急終止劑。

圖1 降粘樹(shù)脂生產(chǎn)用安全儀表系統(tǒng)中的控制原理圖

圖3 降粘聚合釜緊急終止劑加入控制方案

2）當(dāng)壓力檢測(cè)元件10檢測(cè)到聚合釜1壓力大于等于1.15MPa時(shí)，SIS系統(tǒng)動(dòng)作：控制器11控制報(bào)警器12報(bào)警，同時(shí)開(kāi)關(guān)相關(guān)閥門(mén)：圖1中關(guān)閉引發(fā)劑流量控制閥、分散劑流量控制閥和第一根部閥15，關(guān)閉氯乙烯（VCM）的單體流量調(diào)節(jié)閥16和第二根部閥17，關(guān)閉聚合釜1夾套9熱水進(jìn)水溫度調(diào)節(jié)閥18及熱水回水切斷閥19，打開(kāi)聚合釜1夾套9冷水進(jìn)水溫度調(diào)節(jié)閥20及冷水回水切斷閥21；同時(shí)加入緊急終止劑：圖2中緊急終止劑加入控制閥23打開(kāi)，通過(guò)高壓氮?dú)馄恐械母邏旱獨(dú)鈱⒕o急終止劑推入到降粘聚合釜1中。

圖2 降粘樹(shù)脂生產(chǎn)用安全儀表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

3）當(dāng)溫度檢測(cè)元件32檢測(cè)到聚合釜1溫度高于預(yù)設(shè)值時(shí)（圖1中三個(gè)溫度檢測(cè)點(diǎn)任一處達(dá)到），SIS系統(tǒng)動(dòng)作：控制器11控制報(bào)警器12報(bào)警，開(kāi)關(guān)相關(guān)閥門(mén)，圖1中關(guān)閉引發(fā)劑流量控制閥、分散劑流量控制閥和第一根部閥15，關(guān)閉氯乙烯（VCM）的單體流量調(diào)節(jié)閥16和第二根部閥17，關(guān)閉聚合釜1夾套9熱水進(jìn)水溫度調(diào)節(jié)閥18及熱水回水切斷閥19，打開(kāi)聚合釜1夾套9冷水進(jìn)水溫度調(diào)節(jié)閥20及冷水回水切斷閥21，同時(shí)加入緊急終止劑：圖2中緊急終止劑加入控制閥23打開(kāi)，通過(guò)高壓氮?dú)馄恐械母邏旱獨(dú)鈱⒕o急終止劑推入到降粘聚合釜1中。

4）當(dāng)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)組件檢測(cè)到攪拌電機(jī)29故障時(shí)，SIS系統(tǒng)動(dòng)作：控制器11控制報(bào)警器12報(bào)警、開(kāi)關(guān)相關(guān)閥門(mén)，圖1中關(guān)閉引發(fā)劑流量控制閥、分散劑流量控制閥和第一根部閥15，關(guān)閉氯乙烯（VCM）的單體流量調(diào)節(jié)閥16和第二根部閥17，關(guān)閉聚合釜1夾套9熱水進(jìn)水溫度調(diào)節(jié)閥18及熱水回水切斷閥19，打開(kāi)聚合釜1夾套9冷水進(jìn)水溫度調(diào)節(jié)閥20及冷水回水切斷閥21，同時(shí)加入緊急終止劑。

5）當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)緊急終止劑注入按鈕34被按下后，SIS系統(tǒng)動(dòng)作：控制器11控制報(bào)警器12報(bào)警、開(kāi)關(guān)相關(guān)閥門(mén)，圖1中關(guān)閉引發(fā)劑流量控制閥、分散劑流量控制閥和第一根部閥15，關(guān)閉氯乙烯（VCM）的單體流量調(diào)節(jié)閥16和第二根部閥17，關(guān)閉聚合釜1夾套9熱水進(jìn)水溫度調(diào)節(jié)閥18及熱水回水切斷閥19，打開(kāi)聚合釜1夾套9冷水進(jìn)水溫度調(diào)節(jié)閥20及冷水回水切斷閥21，同時(shí)加入緊急終止劑。

6）輔操臺(tái)上的緊急停車按鈕33被按下后，當(dāng)聚合釜1壓力小于1.0MPa時(shí)，SIS系統(tǒng)動(dòng)作：控制器11控制報(bào)警器12報(bào)警、同時(shí)開(kāi)關(guān)相關(guān)閥門(mén)，圖1中關(guān)閉引發(fā)劑流量控制閥、分散劑流量控制閥和第一根部閥15，關(guān)閉氯乙烯（VCM）的單體流量調(diào)節(jié)閥16和第二根部閥17，關(guān)閉聚合釜1夾套9熱水進(jìn)水溫度調(diào)節(jié)閥18及熱水回水切斷閥19，打開(kāi)聚合釜1夾套9冷水進(jìn)水溫度調(diào)節(jié)閥20及冷水回水切斷閥21，不會(huì)加入緊急終止劑。當(dāng)聚合釜1壓力大于等于1.0MPa時(shí)，SIS系統(tǒng)動(dòng)作：控制器11控制報(bào)警器12報(bào)警、開(kāi)關(guān)相關(guān)閥門(mén)，圖1中關(guān)閉引發(fā)劑流量控制閥、分散劑流量控制閥和第一根部閥15，關(guān)閉氯乙烯（VCM）的單體流量調(diào)節(jié)閥16和第二根部閥17，關(guān)閉聚合釜1夾套9熱水進(jìn)水溫度調(diào)節(jié)閥18及熱水回水切斷閥19，打開(kāi)聚合釜1夾套9冷水進(jìn)水溫度調(diào)節(jié)閥20及冷水回水切斷閥21，加入緊急終止劑。

7）引發(fā)劑進(jìn)料流量、分散劑進(jìn)料流量、單體加入流量、冷水流量達(dá)到報(bào)警值時(shí)，SIS系統(tǒng)只報(bào)警，不會(huì)開(kāi)關(guān)相關(guān)閥門(mén)，也不會(huì)加入緊急終止劑。

通過(guò)這一系列安全聯(lián)鎖，當(dāng)反應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)異常，無(wú)需人為判斷，安全儀表系統(tǒng)可以根據(jù)壓力狀態(tài)等的實(shí)時(shí)檢測(cè)，第一時(shí)間及時(shí)做出正確反應(yīng)，使反應(yīng)時(shí)處在可控狀態(tài)，避免了壓力過(guò)高造成反應(yīng)容器的沖擊和損壞，同時(shí)消除了由于反應(yīng)失控造成嚴(yán)重的人員的財(cái)產(chǎn)損失的可能性。

4 結(jié)束語(yǔ)

高性能樹(shù)脂（降粘樹(shù)脂）裝置于2019年11月順利開(kāi)車。其安全儀表系統(tǒng)隨裝置一并運(yùn)營(yíng)，目前運(yùn)行正常。自投產(chǎn)以來(lái)，安全儀表系統(tǒng)為企業(yè)的人身設(shè)備安全和環(huán)境安全提供了可靠的保障。