雙氧水生產(chǎn)過程的解決方案

1、雙氧水生產(chǎn)過程的解決方案、概述雙氧水又稱過氧化氫，是一種重要的無機(jī)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(jí)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(shí)，分解速度加快，遇到灰塵、重金屬離子或 堿性物質(zhì)時(shí)，發(fā)生劇烈分解，放出大量氧和熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸。過氧化氫具 有較強(qiáng)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(jī)過氧化物、 有機(jī) 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(jī)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(jí)、試劑級(jí)、醫(yī)藥級(jí)和電子級(jí)，濃度有

2、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(jìn)、 自動(dòng)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(diǎn)。 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

3、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(diǎn)，因此具有更強(qiáng) 的競爭力。截止 1999年底，國內(nèi)有 51個(gè)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(dòng)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(gè)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

4、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(shí)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(jī)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(jìn)入下一個(gè)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三、控制方案 根據(jù)雙氧水的生產(chǎn)工藝過程，控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能：1、實(shí)現(xiàn)各個(gè)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(dòng)態(tài)參數(shù)檢測、控制必須準(zhǔn)確、可靠。2、必

5、要的遙控措施，對突發(fā)事件如停電等，系統(tǒng)應(yīng)米取相應(yīng)的保護(hù)措施，確保在 緊急情況下或需要的時(shí)候?qū)σ恍╆P(guān)鍵的控制點(diǎn)（閥門、馬達(dá)等）實(shí)施遙控。3、配置必要的報(bào)警和聯(lián)鎖。4、重要參數(shù)的記錄和方便地查閱其實(shí)時(shí)趨勢和歷史趨勢。5、可隨時(shí)監(jiān)測有關(guān)單元的有關(guān)參數(shù)或重要設(shè)備的運(yùn)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(gè)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)：I、氫化塔壓力最大值與進(jìn)氣流量串級(jí)調(diào)節(jié)控制策略組態(tài):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

6、用，要求三節(jié)塔的壓力最大值與進(jìn)氫化塔氫氣流量 FT101串聯(lián)調(diào)節(jié)。針對工藝的特點(diǎn)，引入 MA功能模塊，利用DCS所提供的功能 模塊軟連接等優(yōu)點(diǎn)，這樣很容易實(shí)現(xiàn)在不同情況下對調(diào)節(jié)閥FN101的控制。U、萃取塔界面液位與進(jìn)水流量串級(jí)調(diào)節(jié)控制策略組態(tài)：在本裝置中投運(yùn)了串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在組態(tài)中運(yùn)用DCS軟連接的優(yōu)點(diǎn)，使手動(dòng) 自動(dòng)一串級(jí)自由切換，開車時(shí)運(yùn)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(jí)調(diào)節(jié)，在操作站操作 MA AUT CAS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：川、參數(shù)累積、溫度壓力補(bǔ)償計(jì)算：如蒸汽流量，應(yīng)考須需要要求進(jìn)行累積,在組態(tài)時(shí)加入模塊一一“ STAT”累

7、 積計(jì)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(bǔ)償（溫度 較穩(wěn)定）。切、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(shí)發(fā)現(xiàn)，操作工和儀表工 必須要清楚每臺(tái)閥門作用方式氣開或氣閉， 才能進(jìn)行手動(dòng)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FN-401閥門為氣閉式。加入INV功能塊，寫入表達(dá)式，OP=10 PID2.OP氣閉式閥門100%俞出信號(hào)時(shí)， 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(hào)為0%寸為全關(guān)，100%時(shí)為全開，使操作方便簡單，同時(shí)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(shí)在安全閥位。同時(shí)

8、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(shí)，操作工只要點(diǎn)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(diǎn)為回路故障，如現(xiàn)場變送器故障、 線路斷路時(shí)，提供了安全保障，可設(shè)置控制輸出進(jìn)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(bào)警； 對控制輸出的微小抖動(dòng)的限 制，從而可以消除調(diào)節(jié)閥在一個(gè)位置上的劇烈抖動(dòng)，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煽康腟u nyTDCS920集散控制系統(tǒng)來監(jiān)督、控制和優(yōu)化。Sun yTDCS920集散控制系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)過程控制、邏輯控制、順序控制

9、等功能；具有模塊化柔性設(shè)計(jì)；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(shí)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(qiáng)大、 維護(hù)簡便的特點(diǎn)。1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：3-MNet 管理網(wǎng)口工程師站/操作員站SNet系統(tǒng)網(wǎng)snet為驅(qū)動(dòng)CNet現(xiàn)場控制站工程師站/操作員站操作員站控制模板I/OM 模塊 16Snet驅(qū)動(dòng)控制模板1I I/OM 模塊 011 1I I/OM 模塊 021 1I I/OM 模塊 03.I/OM 模塊 01I/OM 模塊 02I/OM 模塊 03I/OM 模塊16現(xiàn)場控制站I/OM 模塊01I/OM 模塊02I/

10、OM 模塊03I/OM 模塊162、系統(tǒng)控制檢測點(diǎn)：本系統(tǒng)溫度、液位等模擬量檢測點(diǎn)較多，大約是：熱電阻 39個(gè)，420mA 模擬量輸入98個(gè)，420mA模擬量輸出48個(gè),控制回路48個(gè)，開關(guān)量輸入26 個(gè)。3、系統(tǒng)的硬件配置：在系統(tǒng)硬件配置時(shí)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(jī)構(gòu)等部件特點(diǎn),傳輸信號(hào)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(jì)性、運(yùn)行的可靠性、維修的方便性等進(jìn)行綜合分析。3.1冗余的系統(tǒng)服務(wù)器/操作站，配置1臺(tái)工程師站和1臺(tái)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(yùn)行時(shí)可作為 一臺(tái)操作站使

11、用，系統(tǒng)開車時(shí)2個(gè)操作站同時(shí)參與操作。3.2冗余的高性能控制模板，兩個(gè)控制模板之間熱備份，同時(shí)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(dòng)進(jìn)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%勺擴(kuò)展空間，模塊的類型盡量少， 整個(gè)系統(tǒng)僅有3種I/O模塊，從而減少了備件的種類和費(fèi)用。3

12、.5所有電源設(shè)備和部件冗余3.6系統(tǒng)配置表：型號(hào)規(guī)格名稱單位數(shù)量一、控制軟件部分ST9432SunyTech系統(tǒng)軟件包（2048點(diǎn)開發(fā)運(yùn)行版）套1ST9435SunyTech系統(tǒng)軟件包（2048點(diǎn)運(yùn)行版）套1ST9441Windows2000 Professional 操作系統(tǒng)（授權(quán)版）套2二、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(tái)/主機(jī)/顯示器/通訊模板/鍵盤）套2ST9603打印機(jī)平臺(tái)套1ST9662激光打印機(jī)A4 （黑白）臺(tái)1三、現(xiàn)場控制站ST9002標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜（2米）臺(tái)2ST9004通訊電纜套1ST9005機(jī)柜內(nèi)附件套2ST91116U工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)籠臺(tái)

13、2ST9121總線底板塊2ST9132電源組件塊4ST9133散熱組件塊2ST913424VDC電源組件塊2ST9161控制模板塊2ST927116-32路萬能調(diào)理模板塊15ST9315單路全隔離萬能AI模塊塊158ST9321單路全隔離電流AO模塊塊56ST9331雙路光隔離DI模塊塊15ST91728路AI0/16路DIO通用型轉(zhuǎn)接端子板塊27ST917316路開關(guān)量輸入轉(zhuǎn)接端子板塊24、系統(tǒng)功能：4.1工程師站功能用于程序開發(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。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(jìn)行修改等工作。通過通訊總線，可調(diào)出系統(tǒng)內(nèi)任一

14、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(gè)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(dòng)刷新其內(nèi)存。具有離線和在線全代碼下載功能，不影響專置安全正常運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)。具有對DCS系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的功能。包括對各控制站的運(yùn)行狀態(tài)、 各操作站的運(yùn)行狀態(tài)、各級(jí)網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)等方面的監(jiān)控。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。具有在線顯示組態(tài)圖上所有輸入/輸出、中間量的數(shù)值。工程師站設(shè)置操作保護(hù)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(jī)對話的界面， 幾乎所有的控制指令和狀態(tài)參數(shù)都在此交換。 在操 作站上可以分別顯示各個(gè)流程圖上現(xiàn)場的各種工藝參數(shù)， 控制驅(qū)動(dòng)