加氢反应的安全联锁设计何星荃（中国医药集团联合工程有限公司上海分公司，上海200235）摘要加氢反应属于高危险工艺，具有高燃爆危险特性，因此，必须针对其工艺及特点，确定重点监控的工艺参数，合理选择仪表，并进行联锁设计。关键词PLC；加氢反应；氧分析仪中图分类号：TQ031.4文献标识码：A文章编号：1008-455X(2013)05-0014-03DesignofSafeInterlockUsedinHydrogenationReactionHeXingquan(SINOPharmenginCo.ShanghaiCompany,Shanghai,200235)Abstract:Hydrogenationreactionishighriskprocessandwithextremelyflammableandexplosionproperties.Thus,itisnecessarytodetermineemphaticallycontrolledparameters,toproperlyselectinstrumentsandtodesignsafeinterlock.Keywords:PLC;hydrogenationreaction;oxygenanalyzer1前言加氢反应属于高危险工艺，具有以下工艺特点：（1）反应物料具有燃爆危险性，氢气的爆炸极限为4%~75%，具有高燃爆危险特性；（2）加氢为强烈的放热反应，氢气在高温高压下与钢材接触，钢材内的碳分子易与氢气发生反应生成碳氢化合物，使钢制设备强度降低，发生氢脆；（3）催化剂再生和活化过程中易引发爆炸；（4）加氢反应尾气中有未完全反应的氢气和其他杂质在排放时易引发着火或爆炸。且根据《国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》[1]，对于加氢反应这类危险工艺，化工企业要对照本企业采用的危险化工工艺及其特点，确定重点监控的工艺参数，装备和完善自动控制系统。因此，必须考虑加氢反应的安全联锁设计。2项目概况上海某生物技术有限公司新建厂房项目纯化车间的加氢反应，基本流程如图1。生产时，在反应釜中加入溶剂和原料，搅拌溶解后，再加入催化剂。用真空抽尽釜中的空气后，通入氮气，接着抽尽氮气，再通入氮气，如此重复操作3-5次，最后通入氢气进行反应。反应时，压力保持在5MPa~5.5MPa，温度保持在55℃。3需要重点监控的工艺参数3.1反应釜内氧含量在高压高温环境下，氢气与氧气极易发生燃爆，因此在反应前，必须检测釜内残余氧含量，并控制在允许的范围内。3.2反应釜内压力、温度，加氢反应普遍高压放热，压力和温度直接体现反应釜内状态3.3反应釜搅拌机的速率、运行、故障状态正常反应时，搅拌机应维持在一定速率，保证釜内反应均匀，平稳。如果搅拌机故障，极易造成反应不完全，釜内局部形成高压，极易产生事故，收稿日期：2013-05-30作者简介：何星荃，（1986－）男，助理工程师，主要从事医药项目的自控设计。Tel：13917444448E-mail：hexingquan@sinopharm.comPharmaceutical&EngineeringDesign2013，34(5)量小。考虑到故障安全性，氢气阀选择气开式，即气源故障时，阀门全关；冷媒阀选择气关式，即气源故障时，阀门全开。每个阀门均配两个限位开关，用于在PLC上实时反馈阀门的开关状态。需要注意的是，如果工艺专业未针对控制阀设置旁通时，阀门须选配手轮。4.5氧分析仪4.5.1常用的氧分析仪有以下几种[3]磁导法：氧气在磁场中有很高的顺磁性，磁导式氧分析仪便是利用这个原理的。工业用磁导式主要有热磁式、磁力机械式和磁压力式三种。其特性对比可见下表。表磁导法氧分析仪对比图1加氢反应P&ID示意图条件这种情况下，必须立即切断氢气进气，并通入冷媒，进行紧急冷却降温。3.4房间内可燃气体及氢气浓度检测4仪表选型4.1防爆类型的选择反应在房间内进行，正常运行下不会释放可燃气体，属于二级释放源，根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》[2]，此区域定性为ClassI(气体)，2区。可燃气体种类有氢气、乙酸乙酯、丙酮、乙醇等，气体组别为IIC。考虑到氢气的高燃爆危险特性，决定仪表以本安型为主。最终，本安防爆类型定为ExiaIICT6；可燃气体探测器采用隔爆型，防爆类型为ExdIICT6；氧分析仪为Class1,Div.1,GroupsB(hydrogen),C,D。4.2温度仪表采用一体化温度变送器检测反应釜内温度，现场带显示，型式为铠装热电阻，螺纹安装，温度保护套管由反应釜提供。4.3压力仪表采用压力变送器检测反应釜内压力，膜片选用哈氏合金C-276。采用波登管不锈钢压力表就地指示反应釜夹套冷媒压力。4.4阀门氢气及冷...