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

2、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

3、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，

4、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：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

5、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)：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

6、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：、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

7、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。 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，

8、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煽康腟unyTDCS9200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

9、、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：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

10、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

11、系統(tǒng)配置表：型號規(guī)格名稱單位數(shù)量一、控制軟件部分ST9432SunyTech系統(tǒng)軟件包（2048點開發(fā)運行版）套1ST9435SunyTech系統(tǒng)軟件包（2048點運行版）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/主機/顯示器/通訊模板/鍵盤）套2ST9603打印機平臺套1ST9662激光打印機 A4 （黑白）臺1三、現(xiàn)場控制站ST9002標(biāo)準(zhǔn)機柜（2米）臺2ST9004通訊電纜套1ST9005機柜內(nèi)附件套2ST91116U工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機籠臺2ST9121總線底板塊2ST9

12、132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AIO/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。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

13、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流程圖上現(xiàn)場的各種工藝參數(shù)，控制驅(qū)動裝置、