硝化反应装置自动化控制系统项目设计方案

硝化反应装置自动化控制系统项目设计方案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》（安监总管三[2009]116号）；《关于规化工企业自动控制技术改造工作的意见》（安监[2009]109号）；《关于在全市化工生产企业开展高度危险工艺装置加装DCS专项行动的通知》（盐安监[2008]47号）等文件规定，的硝化反应属于重点监管的危险化工工艺。

受的委托，本院对其硝化反应装置进行自动化控制设计。根据相关规和设计的要求，对照该企业的所采用的危险化工工艺的具体特点，确定重点监控的工艺参数，装备和完善自动控制系统，确定该公司硝化反应装置必须加装集散控制系统（DCS）和紧急停车系统（ESD）。

在本次自动化控制设计方案的编制过程中，得到了滨海县安全生产监督管理局的指导，得到了的积极配合与协助，在此表示诚挚的感！

三、相关设计规和依据：

（1）《过程检测和控制系统用文字和图形》（HG20505－92）；（2）《自动化仪表选型》（HG20507－92）；

（3）《石油化工仪表安装设计规》（SHT3104－2000）；

（4）《石油化工自动化仪表选型设计规》（SH3005-1999）;

（5）《仪表供电设计规》（HG20509-92）;

（6）《信号报警、连锁系统设计规定》（HG20511-92）;

（7）《仪表配管、配线设计规定》（HG20152-92）;

（8）《仪表系统接地设计规定》（HG20153－92）；

（9）《仪表及管线伴热和绝热保温设计规定》（HG20514-92）; （10）《工业自动化仪表工程施工及验收规》（GBJ93－86）；（11）《自控安装图册（上、下册）》（HG/T21581-95）;

（12）《控制室设计规定》（HG/T20508-2000）。

（13）《关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》（安监总管三[2009]116号）；

（14）《关于规化工企业自动控制技术改造工作的意见》（安监[2009]109号）；

（15）《关于在全市化工生产企业开展高度危险工艺装置加装DCS专项行动的通知》（盐安监[2008]47号）

四、硝化工艺简述：

五、硝化工艺控制要求：

1、重点监控工艺参数：

硝化反应釜温度、硝化剂的流量和搅拌状态

2、安全控制的基本要求：

硝化反应釜温度的报警和连锁；

硝化剂进料的控制和连锁；

搅拌的控制和连锁；

热量系统（加热和降温）的控制和连锁。

3、采用的DCS控制方式：

将硝化反应釜的温度、搅拌速度和反应釜的硝化剂进料调节阀门、蒸汽阀门、冷却水阀门、搅拌电机形成连锁关系；

当反应釜的温度超标时，系统能够自动报警并自动停止硝化剂进料，关闭蒸汽阀门，打开冷却水阀门，将硝化反应釜的温度将至适宜的温度围。

4、采用的ESD控制方式：

该硝化反应装置除了安装集散控制系统（DCS）以外，还应装备紧急停车系统（ESD），并设有紧急放料系统，在DCS仍然无法控制反应装置正常的情况下，ESD能够立即启动，对该反应装置实施紧急停车和紧急放料。

六、自动化控制系统设计方案：

根据针对该硝化反应装置进行自动化控制系统改造要求，和国家相关法规要求，结合我院多年来积累的安全自动化控制系统的设计经验，编制了硝化反应装置自动化控制系统（包括DCS集散控制系统和ESD紧急停车系统）设计方案。

1、自动化控制系统的设计思路：

该公司当前硝化反应装置的生产过程完全是人工控制，整个硝化反应装置安全完全依赖于操作工的技能和素质，不确定因素较多，风险较大，安全系数较低。在实施自动化控制系统改造后，可以极大的提高生产过程的安全性和稳定性，无论是生产装置本身出现的故障危险，还是人为因素导致的危险以及一些不可抗拒因素引发的危险，自动控制系统都可以作出正确反应，并立即给出相应的逻辑信号，使生产装置进行自动调节和安全联锁；在特别紧急状态下可以实施紧急停车和紧急放料，从而阻止危险的发生和事故的扩散，从而使事故危害减少到最小。

2、自动化控制系统设计方案简述：

①、DCS控制方案：

控制硝化反应过程，关键是硝化反应装置的温度的控制，应当及时将硝化反应装置的温度、搅拌与硝化剂流量、冷却水和蒸汽进行连锁，能够将硝化反应装置的温度及电流信号及时传输到DCS控制系统，系统根据生产工艺对反应温度的具体要求，及时对硝化剂流量、冷却

水和蒸汽进行调节。

根据温度实际数值与设定值进行比较与判断，如异常则执行相应的动作；

当温度超高，先声光报警，同时切断硝化剂进料阀门和蒸汽阀门，再打开冷却水进出口阀门进行降温；

各控制指令对应相应独立的工艺参数，所有控制指标、控制逻辑可根据实际生产情况进行调整、修改；整个控制过程独立于操作，具有最高的控制优先级，保护工艺、设备的安全，确保安全、清洁、文明生产。

DCS系统逻辑关系方框图如下：

②、ESD控制方案：

当该硝化反应装置在DCS系统无法进行有效控制的情况下，即反应装置的温度超出了极度危险设定值以后，ESD能够及时启动，对该硝化反应装置进行紧急停车和紧急放料。

当反应装置温度超高限或者搅拌电机停机任一情况发生时，ESD 系统立即连锁切断硝化剂调节阀门。

硝化剂调节阀需打开时，在ESD系统中，必须经现场人员确认后手动开阀，并对ESD复位后，ESD自动投入连锁控制保护状态。

在ESD系统中，设置紧急停车按钮，紧急停车启动时，ESD自动投入连锁控制保护状态。

对连锁控制项目按启动条件和动作时序分组，将受相同条件触发及需同时动作的输出合用同一切换开关。手动切换开关具有3个位置，其排列位置为执行单元（故障安全型）：自动-脱机-手动。电机开停：自动（开/停）-脱机-手动停；切换开关由一位置切向另一位置的过程中应先保持原状态。

ESD系统逻辑关系方框图如下：

③、自动控制系统网络框图如下：