雙氧水生產(chǎn)過程的解決方案.doc

雙氧水生產(chǎn)過程的解決方案 導(dǎo)讀：雙氧水生產(chǎn)過程的解決方案一、概述雙氧水又稱過氧化氫，是一種重要的無機化工產(chǎn)品，在紡織、造紙、化工、 輕工、醫(yī)藥、電子、食品、環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。工業(yè)級過氧化氫在常溫下能過氧化氫是一種重要的化學(xué)產(chǎn)品,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有著廣泛雙氧水生產(chǎn)過程的解決方案一、概述雙氧水又稱過氧化氫，是一種重要的無機化工產(chǎn)品，在紡織、造紙、化工、 輕工、醫(yī)藥、電子、食品、環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。工業(yè)級過氧化氫在常溫下能緩 慢分解，當(dāng)溫度升高或紫外線照射時，分解速度加快，遇到灰塵、重金屬離子或 堿性物質(zhì)時，發(fā)生劇烈分解，放出大量氧和熱，嚴(yán)重時會發(fā)生爆炸。過氧化氫具 有較強的氧化能力，可與各類還原性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，且制備無機過氧化物、有機 過氧化物的原料。由于其優(yōu)良的氧化性能，雙氧水在堿性條件下能破壞有機色素 分子中的共軛體系而消色，因此被廣泛地用作紡織、造紙等行業(yè)的漂白劑。目前 我國雙氧水產(chǎn)品分工業(yè)級、試劑級、醫(yī)藥級和電子級，濃度有 27.5%、35%、50% 和 70%等多種規(guī)格。目前我國雙氧水生產(chǎn)方法有蒽醌法和電解法兩種。1986 年以前電解法是我 國雙氧水生產(chǎn)的主要方法，由于其需要消耗大量的電力，成本提高，不適于大規(guī) 模生產(chǎn)，已逐漸被淘汰，但電解法生產(chǎn)的雙氧水品質(zhì)最高，可精制成高濃度產(chǎn)品， 適用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)。蒽醌法比電解法優(yōu)越，具有技術(shù)先進、自動化程度高、 生產(chǎn)能力大、成本和能耗低以及“三廢”易治理等多種優(yōu)點。1987 年以后，采 用蒽醌法的雙氧水產(chǎn)最就已超過電解法的產(chǎn)量。蒽醌法根據(jù)使用的催化劑不同又 分為鎳催化劑法和鈀催化劑法，兩種方法制取雙氧水都要經(jīng)過氫化、氧化、萃取、 再生、凈化等一系列過程，兩者最大的區(qū)別在于前者使用的是鎳催化劑懸浮床氫 化器，后者使用的是鈀催化劑固定床氫化器。后者與前者相比，具有工藝流程短、 氫化設(shè)備簡單、催化劑使用壽命長、安全可靠、操作方便等優(yōu)點，因此具有更強 的競爭力。截止 1999 年底，國內(nèi)有 51 個雙氧水生產(chǎn)企業(yè)，大約 66 套生產(chǎn)裝置， 基本上是蒽醌法生產(chǎn)裝置，其中鈀催化劑固定床氫化工藝是最主要的生產(chǎn)工藝。 雙氧水生產(chǎn)發(fā)展相當(dāng)迅速，而且趨于向大規(guī)模、高技術(shù)、自動化控制方向發(fā)展。 其中 DCS 集散控制系統(tǒng)在其中的應(yīng)用變得越來越廣泛和重要。二、系統(tǒng)工藝流程雙氧水的生產(chǎn)過程包含五個工序：氫化工序、氧化工序、萃取凈化工序、后 處理工序、工作液配制及回收工序：氫化工序把蒽醌轉(zhuǎn)化蒽氫醌或四氫化蒽醌。 氧化工序用空氣中的氧直接氧化蒽氫醌和四氫化蒽氫醌，并轉(zhuǎn)化為蒽醌、四 氫化蒽醌，同時生成雙氧水。 萃取的作用是用無離子水從氧化液中萃取回收雙氧水，生產(chǎn)一定濃度的雙氧 水溶液，該溶液再經(jīng)過凈化處理后，不僅降低有機碳的含量，而且生產(chǎn) 27.535% 的產(chǎn)品出售市場。 萃取的萃余液經(jīng)過后處理再生處理后進入下一個使用循環(huán)過程。其生產(chǎn)過程 如下圖所示：后后后后后 后后后后后后后后后后后40后 后 后 后 后 后后后后后后后后 后后后后后后后后30后 后 后 后后后后后后三、控制方案后后后后后根據(jù)雙氧水的生產(chǎn)工藝過程，控制系統(tǒng)實現(xiàn)如下功能： 1、實現(xiàn)各個單元操作的集中監(jiān)控，包括：溫度、壓力、流量、液位等物理量的 監(jiān)測與控制。動態(tài)參數(shù)檢測、控制必須準(zhǔn)確、可靠。 2、必要的遙控措施,對突發(fā)事件如停電等，系統(tǒng)應(yīng)采取相應(yīng)的保護措施，確保在 緊急情況下或需要的時候?qū)σ恍╆P(guān)鍵的控制點（閥門、馬達等）實施遙控。 3、配置必要的報警和聯(lián)鎖。 4、重要參數(shù)的記錄和方便地查閱其實時趨勢和歷史趨勢。 5、可隨時監(jiān)測有關(guān)單元的有關(guān)參數(shù)或重要設(shè)備的運行情況。 6、控制系統(tǒng)操作簡單，參數(shù)設(shè)置、調(diào)整方便，便于操作，人性化的操作界面。 7、操作員站顯示整個生產(chǎn)工藝流程，修改和打印各種有關(guān)參數(shù)。在雙氧水生產(chǎn)裝置中幾種典型的控制策略組態(tài)：、氫化塔壓力最大值與進氣流量串級調(diào)節(jié)控制策略組態(tài)：MNet管理網(wǎng)工程師站/操作員站操作員站SNet系統(tǒng)網(wǎng)Snet驅(qū)動 控制模板1Snet驅(qū)動 控制模板1現(xiàn)場控制站 CNetI/O模板01 I/OM模塊01 I/OM模塊02 I/OM模塊03I/O模板02 I/OM模塊01 I/OM模塊02 I/OM模塊03I/O模板32 I/OM模塊01 I/OM模塊02 I/OM模塊03SmartBus SmartBus SmartBusI/OM模塊16I/OM模塊16I/OM模塊16現(xiàn)場控制站如圖所示，PIC102、PIC103、PIC104 分別為氫化塔上、中、下塔塔頂壓力，工藝操作過程為每兩節(jié)塔串聯(lián)使用，要求三節(jié)塔的壓力最大值與進氫化塔氫氣流量FT101 串聯(lián)調(diào)節(jié)。針對工藝的特點，引入 MAX 功能模塊，利用 DCS 所提供的功能模塊軟連接等優(yōu)點，這樣很容易實現(xiàn)在不同情況下對調(diào)節(jié)閥 FN101 的控制。、萃取塔界面液位與進水流量串級調(diào)節(jié)控制策略組態(tài)：在本裝置中投運了串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在組態(tài)中運用 DCS 軟連接的優(yōu)點，使手動 自動串級自由切換，開車時運用單回路調(diào)節(jié)，生產(chǎn)穩(wěn)定后操作工可以很容易 切換為串級調(diào)節(jié)，在操作站操作 MANAUTOCAS，方便地將軟連接切換，調(diào)節(jié) 質(zhì)量高，操作簡單，組態(tài)方案如下圖：MNet管理網(wǎng)工程師站/操作員站操作員站SNet系統(tǒng)網(wǎng)Snet驅(qū)動 控制模板1Snet驅(qū)動 控制模板1I/O模板01 I/OM模塊01 I/OM模塊02 I/OM模塊03I/O模板02 I/OM模塊01 I/OM模塊02 I/OM模塊03I/OM模塊16I/OM模塊16現(xiàn)場控制站CNetI/O模板32 I/OM模塊01 I/OM模塊02 I/OM模塊03I/OM模塊16現(xiàn)場控制站SmartBus SmartBus SmartBus、參數(shù)累積、溫度壓力補償計算： 如蒸汽流量，應(yīng)考須需要要求進行累積,在組態(tài)時加入模塊“STAT ”累積計算模塊；空氣流量，測量用孔板，因此應(yīng)用 DCS 軟連接引入壓力補償（溫度 較穩(wěn)定）。 、閥位設(shè)置：因工藝安全需要，調(diào)節(jié)閥有氣開式和氣閉式，使用時發(fā)現(xiàn)，操作工和儀表工 必須要清楚每臺閥門作用方式氣開或氣閉，才能進行手動操作的設(shè)置，這給操作 增加了難度，后來在控制組態(tài)中引入而在 INV 功能塊，如 FN401 閥門為氣閉式。MNet管理網(wǎng)工程師站/操作員站操作員站SNet系統(tǒng)網(wǎng)Snet驅(qū)動 控制模板1Snet驅(qū)動 控制模板1現(xiàn)場控制站 CNetI/O模板01 I/OM模塊01 I/OM模塊02 I/OM模塊03I/O模板02 I/OM模塊01 I/OM模塊02 I/OM模塊03I/O模板32 I/OM模塊01 I/OM模塊02 I/OM模塊03SmartBus SmartBus SmartBusI/OM模塊16I/OM模塊16I/OM模塊16現(xiàn)場控制站加入 INV 功能塊，寫入表達式，OP=100PID2.OP 氣閉式閥門 100%輸出信號時， 閥位全關(guān)，組態(tài)后在操作上與氣開式閥門相同，操作信號為 0%時為全關(guān)，100% 時為全開，使操作方便簡單，同時調(diào)節(jié)的正反作用設(shè)置也無須考慮閥門的正反作 用，又能保證系統(tǒng)在氣源故障時在安全閥位。同時利用功能塊設(shè)置停車操作按鈕， 在電源設(shè)備突發(fā)事故時，操作工只要點擊停車按鈕，所有調(diào)節(jié)閥將按工藝要求設(shè) 置的安全閥位上，保障生產(chǎn)安全。而且當(dāng)控制點為回路故障，如現(xiàn)場變送器故障、 線路斷路時，提供了安全保障，可設(shè)置控制輸出進行保持、全開輸出、全關(guān)輸出、 安全值輸出等；而且可設(shè)置對過程變化異常的報警；對控制輸出的微小抖動的限 制，從而可以消除調(diào)節(jié)閥在一個位置上的劇烈抖動，提高控制品質(zhì)，延長調(diào)節(jié)閥 的壽命。四、系統(tǒng)配置根據(jù)雙氧水的生產(chǎn)工藝和控制方案的要求，我們?yōu)榇伺渲冒踩煽康?SunyTDCS9200 集散控制系統(tǒng)來監(jiān)督、控制和優(yōu)化。SunyTDCS9200 集散控制系統(tǒng) 實現(xiàn)過程控制、邏輯控制、順序控制等功能；具有模塊化柔性設(shè)計；提供開放數(shù) 據(jù)接口、現(xiàn)場總線與互聯(lián)網(wǎng)接入；順應(yīng)時代發(fā)展潮流，吸收最新電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)、控制技術(shù)，具有可靠性高、系統(tǒng)開放、構(gòu)成靈活、界面友好、功能強大、 維護簡便的特點。 1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：MNet管理網(wǎng)工程師站/操作員站操作員站SNet系統(tǒng)網(wǎng)Snet驅(qū)動 控制模板1Snet驅(qū)動 控制模板1現(xiàn)場控制站 CNetI/O模板01 I/OM模塊01 I/OM模塊02 I/OM模塊03I/O模板02 I/OM模塊01 I/OM模塊02 I/OM模塊03I/O模板32 I/OM模塊01 I/OM模塊02 I/OM模塊03SmartBus SmartBus SmartBusI/OM模塊16I/OM模塊16I/OM模塊16現(xiàn)場控制站2、系統(tǒng)控制檢測點： 本系統(tǒng)溫度、液位等模擬量檢測點較多，大約是：熱電阻 39 個，420mA模擬量輸入 98 個，420mA 模擬量輸出 48 個,控制回路 48 個，開關(guān)量輸入 26 個。 3、系統(tǒng)的硬件配置：在系統(tǒng)硬件配置時要縱覽全局,從滿足生產(chǎn)過程對控制的要求，現(xiàn)場變送器 和執(zhí)行機構(gòu)等部件特點,傳輸信號電纜和 DCS 輸入/輸出模板等方面全面考慮，從 工藝的合理性、投資的經(jīng)濟性、運行的可靠性、維修的方便性等進行綜合分析。 3.1 冗余的系統(tǒng)服務(wù)器/操作站，配置 1 臺工程師站和 1 臺操作站，并預(yù)留 PC 接 口，滿足了系統(tǒng)的操作需要，在工程師站上安裝操作站軟件，系統(tǒng)運行時可作為 一臺操作站使用，系統(tǒng)開車時 2 個操作站同時參與操作。 3.2 冗余的高性能控制模板，兩個控制模板之間熱備份，同時接受網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，其 中之一的控制器發(fā)生故障，備份控制器自動進入工作狀態(tài)。完成調(diào)節(jié)控制、數(shù)據(jù) 處理、邏輯聯(lián)鎖、設(shè)備控制等功能。 3.3 冗余的以太網(wǎng)和控制網(wǎng)，系統(tǒng)配置了 2 條網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控層要求開放。數(shù)據(jù)通訊 系統(tǒng)是將分散處理單元、輸入/輸出處理系統(tǒng)及工程師站和操作站聯(lián)接起來，以 保證可靠和高效的系統(tǒng)通訊。因此采用冗余的以態(tài)網(wǎng)配置，通訊協(xié)議為 TCP/IP 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，控制網(wǎng)要求安全。 3.4 在 I/O 模塊配置上，采用預(yù)留出大于 15%的擴展空間，模塊的類型盡量少， 整個系統(tǒng)僅有 3 種 I/O 模塊，從而減少了備件的種類和費用。3.5 所有電源設(shè)備和部件冗余。 3.6 系統(tǒng)配置表：型號規(guī)格名稱一、控制軟件部分ST9432SunyTech 系統(tǒng)軟件包（2048 點開發(fā)運行版）ST9435SunyTech 系統(tǒng)軟件包（2048 點運行版）ST9441Windows2000 Professional 操作系統(tǒng)（授權(quán)版）二、操作站和工程師部分ST961221”工程師站/操作員站（主流配置）（含操作 臺/主機/顯示器/通訊模板/鍵盤）ST9603打印機平臺ST9662激光打印機 A4 （黑白）三、現(xiàn)場控制站ST9002標(biāo)準(zhǔn)機柜（2 米）ST9004通訊電纜ST9005機柜內(nèi)附件ST91116U 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機籠ST9121總線底板ST9132電源組件ST9133散熱組件ST913424VDC 電源組件ST9161控制模板ST927116-32 路萬能調(diào)理模板ST9315單路全隔離萬能 AI 模塊ST9321單路全隔離電流 AO 模塊ST9331雙路光隔離 DI 模塊ST91728 路 AIO/16 路 DIO 通用型轉(zhuǎn)接端子板ST917316 路開關(guān)量輸入轉(zhuǎn)接端子板單位套 套 套套套 臺臺 套 套 臺 塊 塊 塊 塊 塊 塊 塊 塊 塊 塊 塊數(shù)量1 1 221 12 1 2 2 2 4 2 2 2 15 158 56 15 27 24、系統(tǒng)功能： 4.1 工程師站功能 4.1.1 用于程序開發(fā)、系統(tǒng)診斷、控制系統(tǒng)組態(tài)、數(shù)據(jù)庫和畫面的編輯及修改。 4.1.2 生成任何顯示畫面和趨勢圖等,能調(diào)出系統(tǒng)中任一已定義的系統(tǒng)顯示畫面 進行修改等工作。 4.1.3 通過通訊總線，可調(diào)出系統(tǒng)內(nèi)任一分散處理單元的系統(tǒng)組態(tài)信息和有關(guān)數(shù) 據(jù)?？蓪⒔M態(tài)數(shù)據(jù)從工程師站上下載到各個分散單元的控制站。此外，重新組態(tài) 的數(shù)據(jù)被確認(rèn)后，系統(tǒng)能自動刷新其內(nèi)存。 4.1.4 具有離線和在線全代碼下載功能，不影響專置安全正常運轉(zhuǎn)，可以在線加 入或摘除網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而不影響其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。 4.1.5 具有對 DCS 系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)控的功能。包括對各控制站的運行狀態(tài)、 各操作站的運行狀態(tài)、各級網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)等方面的監(jiān)控。 4.1.6 具有在線組態(tài)功能。如：量程上下限的改變、控制參數(shù)的調(diào)整等。 4.1.7 具有在線顯示組態(tài)圖上所有輸入/輸出、中間量的數(shù)值。4.1.8 工程師站設(shè)置操作保護密碼，以防擅自改變控制策略、應(yīng)用程序、系統(tǒng)數(shù) 據(jù)庫。 4.2 操作員站功能操作站是人機對話的