氧化反应空气流量控制的重要性的分析

    1 空气流量控制的重要性及特点
    丙烯氧化是剧烈的放热反应，工艺操作过程具有很高的危险性，工艺操作参数必须控制在狭窄的安全区域内，以有效避开两个工艺操作爆炸危险区：反应器进料混合爆炸危险区；催化剂保护爆炸危险区，操作参数必须在两个爆炸区之外才能保证装置安全运行。加入适量的惰性气体（如水蒸气）能有效抑制反应器氧化反应的剧烈程度。调节混合气体的湿度就可控制惰性气体含量，所以采用空气作为氧化剂，能使工艺操作参数处在爆炸危险区之外，其危险性得到一定程度的降低。采用空气作为氧化剂，可以将反应器温度控制在理想范围内，有效延长了催化剂的寿命，大大提高了装置的运行效益。
    目前，丙烯酸生产装置普遍采用DCS进行集中监视、控制、操作、报警和管理。采用SIS实现安全联锁，装置运行过程中一旦出现异常必须紧急停车，以保证操作人员和生产设备的安全。操作人员对装置生产的干预也是通过操作DCS来实现的。
    DCS与SIS相对独立，SIS需在DCS上显示的报警和状态信号采取通信方式传送到DCS上。DCS与SIS紧急停车和联锁有关的信号通过硬接线连接。如果操作参数值进入工艺操作爆炸危险范围，则由SIS逻辑停止氧化反应器系统，并发出一系列逻辑联锁时序信号启/停相关的泵、开/关相应的阀门，使整个装置处于安全状态。
    2 空气流量温压补偿
    气体的可压缩性，决定了它的流量测量比液体复杂，气体流量不但与气体密度有关，而且与气体的温度、压力和湿度有关。所以，气体的流量测量普遍存在温压补偿问题。
    3 空气流量选择控制
    随着自动控制技术的发展，采用计算机逻辑算法实现选择控制十分方便，丙烯酸装置空气流量选择控制是在装置开车或负荷变化超限时，对相关设备的软保护措施。
    4 空压机防喘振控制
    丙烯酸装置的空气压缩机是蒸汽透平离心式压缩机，喘振是离心式压缩机固有的特性，每一台离心式压缩机都有自己的喘振区，因为喘振的根本原因是流量太小导致的，所以为了防止喘振现象的发生，可通过打开压缩机的旁路阀或直接将一部分气体放空以维持压缩机的*低流量。但是由于让气体通过旁路或放空都意味着要浪费能源，所以要尽可能准确地确定喘振流量。  
    5 紧急事故时的空气流量联锁顺序控制
    在丙烯酸装置中，反应器逻辑联锁停车由SIS完成，停车顺序控制由DCS完成。当SIS执行逻辑联锁停车时，发出跳车信号给DCS，DCS立即执行停车顺序控制，由于停车是在无法预料情况下发生的，停车瞬间每个阀门的位置是不固定的，因此停车顺序控制的每个控制器均被强制手动，控制器输出值为预先定义的安全值，以支持操作工将整个装置控制在安全状态。
    SIS执行逻辑联锁停车的主要原因：
    a）反应器的爆炸计算。包括反应器操作条件的爆炸计算、惰性气体和空气的比例爆炸计算、缺少空气的催化剂保护爆炸计算、防止进入液态水的催化剂保护爆炸计算。操作点参数必须在爆炸区以外。如果操作点参数与爆炸区接触，则由SIS发出逻辑联锁停车信号。
    b）反应器温度超高。包括反应器顶部温度、底部温度、内部温度、环形通道温度。如果反应器温度达到联锁报警设定值时，SIS发出逻辑联锁停车信号。
    c）反应器热熔盐泄露。在反应器底部设置熔盐泄露检测系统，当检测系统发出报警信号时，SIS发出逻辑联锁停车信号。
    d）当压缩机和循环风机故障停车时，SIS发出逻辑联锁停车信号。
    e）其他。SIS执行逻辑联锁停车的主要动作结果：发出停车信号给DCS，DCS立即执行停车顺序控制；发出现场控制阀开关信号，使现场控制阀立即处于开或关的安全状态；发出重要机泵开停信号，使重要机泵立即处于有利于消除或减轻事故危险的状态.
    6 结束语
    丙烯酸是重要的化工原料，它的生产是一个复杂的化学过程，装置工艺流程长，操作难度大，要求工艺参数控制精度高。装置运行过程中一旦出现异常，必须采取紧急措施，自动化程度要求很高，为此在选择控制系统和控制方案时必须严密谨慎。