氫氧化鉀裝置陽極液泵控制方式的改進(jìn)

楊德林，楊正發(fā)，仲守萍

(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司 青海格爾木 816000)

青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司鹽湖綜合利用項目中的一期氫氧化鉀裝置年產(chǎn)氫氧化鉀120 kt，主要以原鹽(鉀肥)為原料(表1)。該裝置采用離子膜技術(shù)生產(chǎn)氫氧化鉀，其中一次鹽水采用凱膜的膜液體過濾技術(shù)，二次鹽水和電解工序引進(jìn)UHDERONA工藝包和關(guān)鍵設(shè)備，蒸發(fā)固堿工序引進(jìn)SET工藝包和關(guān)鍵設(shè)備，HCl合成和吸收采用卡朋羅蘭技術(shù)。

表1 原鹽主要成分 %

w(KCl)w(K2O)w(NaCl)w(CaSO4)w(MgCl2)w(懸浮物)w(H2O)97.390.620.930.200.540.070.26

1 氫氧化鉀生產(chǎn)裝置工藝流程

氫氧化鉀生產(chǎn)裝置主要是將原鹽通過一次鹽水、二次鹽水工序精制獲得的高純鹽水送至電解工序，電解生成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32%的氫氧化鉀送蒸發(fā)工序，濕氯氣和濕氫氣分別送至氯處理工序和氫處理工序。如圖1所示，電解工序主要是將pH為2的二次精鹽水送入電解槽的陽極室進(jìn)行電解，生成的淡鹽水流進(jìn)陽極液槽，然后經(jīng)陽極液泵送至脫氯塔，生成的氯氣送往氯氣處理工序；在電解槽陰極室生成的陰極液流入陰極液槽，然后一部分由陰極液泵送至蒸發(fā)固堿工序，另一部分冷卻后通過加入純水循環(huán)返回電解槽，陰極室生成的氫氣送往氫氣處理工序。

01- LV0706.調(diào)節(jié)閥 01- 06D001.二次精鹽水高位槽 01- 07P001A/B.陽極液泵 01- 07D001.陽極液槽 01- 11A001.電解槽 01- 31E001.陰極液冷卻器 01- 31D001.陰極液槽 01- 31P001A/B.陰極液泵圖1 電解工序工藝流程

電解工序中陽極液泵的作用是將陽極液槽的淡鹽水送至脫氯塔，當(dāng)陽極液泵出現(xiàn)故障時，陽極液槽液位就會升高，并使混有少量氯氣的淡鹽水從陽極液槽上部的溢流口溢出，從而引發(fā)氯氣泄漏的重大事故。因此，陽極液槽液位(01LT0706)有非常嚴(yán)格的控制要求，必須控制在40%～70%范圍內(nèi)。

2 原控制方式存在的問題

原設(shè)計在陽極液泵出口安裝調(diào)節(jié)閥(01- LV0706)來調(diào)節(jié)陽極液槽的液位，當(dāng)液位升高時緩慢關(guān)小調(diào)節(jié)閥，當(dāng)液位降低時緩慢打開調(diào)節(jié)閥，使陽極液槽液位始終控制在40%～70%范圍內(nèi)，采用PID調(diào)節(jié)器實現(xiàn)自動控制。如圖2所示，陽極液泵備用泵與主泵之間只有互為備用聯(lián)鎖，沒有與陽極液槽液位進(jìn)行聯(lián)鎖控制，一旦陽極液泵主泵出現(xiàn)機(jī)械故障(如斷軸、不打量等)，由于電氣控制回路沒有檢測到電氣故障，故陽極液泵主泵電機(jī)會一直運(yùn)行，致使主泵運(yùn)行信號一直存在，從而陽極液泵備用泵不能及時啟動，就會使陽極液槽液位不斷升高，最終造成氯氣泄漏。

圖2 原設(shè)計陽極液槽液位控制示意

3 改造方案

為避免發(fā)生氯氣泄漏事故，經(jīng)研究討論，對陽極液泵增加以下聯(lián)鎖：①當(dāng)陽極液槽液位達(dá)到70%時，無論主泵運(yùn)行信號是否存在，都必須啟動陽極液泵備用泵；②當(dāng)陽極液槽液位降至40%，必須聯(lián)鎖停運(yùn)陽極液泵備用泵。如圖3所示，在DCS控制系統(tǒng)中，通過對主泵和備用泵運(yùn)行信號的判斷，用RS觸發(fā)器來實現(xiàn)該聯(lián)鎖動作。

圖3 主泵和備用泵與液位聯(lián)鎖邏輯

該聯(lián)鎖邏輯說明如下：①在陽極液泵01- 07P001A處于運(yùn)行(ES001A為邏輯1)的條件下，當(dāng)01LT0706≥70%，則陽極液泵01- 07P001B啟動；當(dāng)01LT0706≤40%，則陽極液泵01- 07P001B停運(yùn)。②在陽極液泵01- 07P001B處于運(yùn)行(ES001B為邏輯1)的條件下，當(dāng)01LT0706≥70%，陽極液泵01- 07P001A啟動；當(dāng)01LT0706≤40%，則陽極液泵01- 07P001A停運(yùn)。

通過改造，實現(xiàn)了陽極液槽液位與陽極液泵的聯(lián)鎖，有效保證了陽極液槽液位的控制，避免了氯氣泄漏事故的發(fā)生。