離子膜燒堿生產過程控制方案

1、離子膜燒堿生產過程控制方案一、離子膜燒堿工藝簡介離子膜制堿生產主要包括鹽水精制、電解、脫氯和蒸發(fā)四部分。鹽水精制：通過化學處理方法制備的一次精制鹽水經過碳素管過濾器再次脫除鹽水中所含的固體懸浮物，送人離子交換塔進一步脫除鹽水中的多價陽離子制成二次精制鹽水。電解：可劃分為3個部分：陽極液循環(huán)部分、陰極液循環(huán)部分、電解部分，陽極液循環(huán)將二次精制鹽水加酸后連續(xù)不斷送人電解槽用以保持電解鹽水的濃度，同時將電解生產出來的氯氣送到下游工序；陰極液循環(huán)將保持恒定濃度的成品堿送至貯槽，并將電解生產的H2送至下游工序。脫氯：電解后的淡鹽水送至脫氯工序脫除游離氯后送化鹽工序。蒸發(fā)：將從金屬陽極電解槽出來的電解液經

2、若干蒸發(fā)器的蒸發(fā)和若干個旋液分離器的分離除鹽，使之含堿提高到30（或42）、含鹽5（或2）左右。其目的一是增濃，二是除鹽。二、主要控制方案（一）鹽水精制工段控制：精制鹽水工藝流程如下：1 鰲合離子交換樹脂塔的順序控制 離子膜交換塔為離子膜法制堿生產中的關鍵設備，由于對二次精制鹽水要求較高，達不到要求的二次鹽水將會對電解槽中的離子膜產生嚴重不良影響，甚至無法生產。一般生產裝置中設有離子交換塔兩臺，平時除再生期間外兩塔串聯(lián)使用，第一塔幾乎脫除了全部的多價金屬陽離子，第二塔作為保護塔運行，根據一定的條件當第一塔需要再生時，第二塔單獨運行，第一塔經過反洗、洗凈I、鹽酸再生、洗凈II、堿液再生、洗凈II

3、I、鹽水置換、等待幾個步驟完成樹脂的再生后，當作第二塔串聯(lián)使用.離子交換塔的交換和再生是按照預定的時間表自動進行。其順控原理圖如下：（二）電解工段控制1、燒堿濃度PID控制 用無離子水加入陰極液循環(huán)槽來保持生產的離子膜堿濃度恒定，可以用燒堿的濃度PID控制回路為主調節(jié)回路，用無離子水流量的PID調節(jié)回路為副調節(jié)回路構成串級調節(jié)，它能克服因無離子水流量和壓力的不穩(wěn)而產生的干擾。調節(jié)回路如下：2、氯氫壓力雙閉環(huán)比值調節(jié)系統(tǒng) 在離子膜堿的生產過程中，必須保持氯氣和氫氣壓力穩(wěn)定的同時，還要保持兩個壓力擁有一定的壓力差，我們將氯氫壓力的調節(jié)構成雙閉環(huán)比值調節(jié)系統(tǒng)，氯氣壓力為獨立的PID調節(jié)，為主動系統(tǒng)，

4、其測量通過一個比值設定單元儀表送給氫氣PID調節(jié)單元儀表為設定值，為從動系統(tǒng)。調節(jié)回路如下：3、系統(tǒng)溶液PH值調節(jié)系統(tǒng)脫氯工序對脫氯前淡鹽水的PH值和脫氯后淡鹽水的PH值有一定的要求，在離子膜電解的過程中經常需要向陽極液中補充一定量的高純鹽酸，以維持陽極液在一定的酸度。由于加入酸堿物質摩爾數與PH值呈現明顯的非線性，用單回路PID調節(jié)很難實現精確的控制，所以采用變增益的基于模糊控制的PID調節(jié)器，對非線性控制規(guī)律，在不同的偏差上對應不同的調節(jié)參數，使調節(jié)器的增益與廣義對象增益的乘積接近恒定值。調節(jié)回路中主要參數為電解電流和鹽水的流量，且知兩者存在分段線性關系。因此我們設計在開停車或生產負載變化

5、時，由電解電流參予控制和加鹽流量構成前饋控制，當生產平穩(wěn)后由陽極液的PH值和鹽酸的流量構成多段折線環(huán)節(jié)的模糊控制系統(tǒng)，并由此來修正電流對加酸量的系數?？刂品娇驁D如下：（三）蒸發(fā)工段控制1、 蒸發(fā)工段工藝簡介目前國內燒堿蒸發(fā)工藝主要有兩大類：順流工藝和逆流工藝，且以三效順流工藝居多。三效順流工藝的流程簡圖如下：1、堿液流程淡堿從淡堿貯罐用泵經兩級預熱后打入I效蒸發(fā)器，在嫩蒸發(fā)器內被蒸發(fā)到質量分數為15后靠壓差壓入II效蒸發(fā)器。II效內的料液用采鹽泵抽出，經旋液分離器，底流進鹽堿高位槽，清液回II效，當質量分數達到20時進入III效。III效內的料液用出料泵抽出，經旋液分離器，底流進入II效，清液

6、回III效，當質量分數達到30時出料到濃堿高位槽。2、鹽的流程 III效內結晶析出的鹽被采入II效進行晶粒的增長，II效的鹽被采入鹽堿高位槽，濃堿冷卻過程中結晶析出的鹽、濃堿貯罐中的沉降鹽也一并采入鹽堿高位槽，然后用泵經旋液分離器，含鹽在60以上(體積分數)的底流進入離心機進行離心分離分離的鹽用冷凝水化為回收鹽水去鹽水工序。3、蒸汽流程 來自電廠的蒸汽進入I效加熱室冷凝水作為二級熱源預熱淡堿后去電解工序預熱精鹽水；I效蒸發(fā)出的二次汽進II效加熱室，冷凝水作為一級熱源預熱淡堿后去熱水罐,II效的二次汽去III效加熱室，冷凝水直接去熱水罐，m效二次汽被大氣上水冷凝吸收形成大氣下水。1、 蒸發(fā)器內液

7、位測量及故障診斷 目前蒸發(fā)器內液位多采用電極棒位式測量，但由于堿中存在較多的鹽分和液面的劇烈波動常常造成虛假液位指示，于是我們在此基礎上附加故障診斷模型如下：設：Z1=D101D102(為邏輯異或) Z2D101Z1 D101為1而D102為0時為假液位；Z3D101D103Z4D101Z3 D101為1而D103為0時為假液位；Z5D102D103Z6D102Z5 D102為1而D103為0時為假液位；Z7D102D103Z8Z7(K11T1) 出料閥開足一定時間而D102和D103仍為1T1為K12觸發(fā)的滯后置位式時間繼電器時為假液依。則有： LE1Z2十Z4十Z6十Z8 (1)式1即為I

8、效虛假液位的故障診斷模型。當LE1結果為1時，可以肯定電極由于結鹽而使測量的液位是假的。LE1的結果可以作為報警、也可以作為控制沖洗水閥Kst的條件而實現自動沖洗，也可作為過料閥的控制條件而避免事故的發(fā)生。2 液位控制方案各效體內液位的穩(wěn)定是蒸發(fā)操作中的重要一環(huán)。液位過高，蒸發(fā)器內汽液分離空間變小，會造成二次汽帶堿多，堿損失過大；液位過低，降低了加熱室的壓力，使料液過早地在加熱室內沸騰，造成加熱室結鹽快，惡化了蒸發(fā)操作。在實際操作中，一般設高、中、低3個液位(電極)，采用延時的方式將液位控制在低、中液位之間。高液位作為液位報警用。由于本蒸發(fā)罐存在沖刷、結晶、高溫、高壓、強腐蝕等原因而難以選用傳

9、統(tǒng)的模擬儀表測量蒸發(fā)罐的液位，故我們采用液位電極多點位測量液位，用兩位式油壓球閥實現兩位式調節(jié)，并用布爾算式實現開關控制。邏輯圖如下：正常情況下液位控制模型為：K01-A（n）=*（*TIMER2+K01（n-1） (2)當虛假液位診斷模型診斷出發(fā)生液位故障后的液位控制模型為：K01-B(n)=*LE1+K01(n-1) (3) 當故障發(fā)生后(LE11)，(2)式的輸出始終為0，過程將陷入失控狀態(tài)；當模型被切換到(3)式的控制律后，則系統(tǒng)將進入自恢復控制過程，即容錯控制模型將讓K0l繼續(xù)行使液位控制的職責，一直到這種故障狀態(tài)被自動消除。K0l在液位故障狀態(tài)下的這種運行模式將在保證罐內液體不發(fā)生

10、溢出的前提下(跑堿將會造成嚴重環(huán)境污染和影響使用冷凝水的鍋爐崗位的正常運行)，使發(fā)生故障的液位電極和平衡管的下半部分全部淹沒在沸騰的液堿中，電極上的鹽層會很快被溶化掉。隨著電極上鹽層的溶化，虛假液位故障也就逐漸自動消除了，同時LE1恢復為0，K0l的控制權又交給了正?？刂颇Ｐ蚄0lA。 3、動放堿控制方案 自動放堿的邏輯控制框圖如下：M3：濃度模型 M13：效假液位診斷模型RS1：放堿下限 V731A：放堿罐高液位RS2：放堿上限附：雙效逆流蒸發(fā)工藝簡介以及控制 電解液自電解液儲罐，經電解液泵打至進料閃蒸罐，閃蒸后堿液進入II效換熱器，再經過II效降膜蒸發(fā)器，蒸發(fā)至39NaoH溶液，再經過堿液

11、循環(huán)泵送至堿液預熱器，預熱后的39堿液進入I效換熱器，再經過I效降膜蒸發(fā)器，堿液濃度達到50，熱堿經泵送至堿液預熱器換熱，經堿液冷卻器冷卻至45Y，送至堿液成品罐和打至固堿。蒸汽由I效換熱器加入，再經過I效降膜蒸發(fā)器分離出來的二次蒸汽進入II效換熱器，經II效降膜蒸發(fā)器后分離出來的蒸汽送入表面冷卻器，未冷凝的不凝氣由真空泵抽出排至大氣。由I效換熱器下來的工藝冷凝液經水蒸氣冷凝罐氣液分離后，冷凝液經預熱器換熱后排至熱水罐、由II效換熱器下來的冷凝液經蒸汽冷凝罐氣液分離后，冷凝液經熱水輸送泵分別用于蒸汽過熱、絲網沖洗、泵軸封，其余送至熱水罐。I效蒸發(fā)為正壓操作，II效蒸發(fā)為真空操作。通過一個蒸汽流量調節(jié)來保證生產上蒸汽流量的穩(wěn)定，避免熱傳輸效率的降低。冷卻蒸汽收集在蒸汽冷凝罐中用液位控制來保護泵。在稀堿液人口處安裝一個流量指示記錄儀與II效蒸發(fā)器氣堿分離器的液位進行串級調節(jié)，保證進料量的穩(wěn)定。蒸發(fā)液濃度的控制采用如下