双氧水生产过程的解决方案

双氧水生产过程的解决方案一、概述双氧水又称过氧化氢，是一种重要的无机化工产品，在纺织、造纸、化工、轻工、医药、电子、食品、环保等领域应用广泛。工业级过氧化氢在常温下能缓慢分解，当温度升高或紫外线照射时，分解速度加快，遇到灰尘、重金属离子或碱性物质时，发生剧烈分解，放出大量氧和热，严重时会发生爆炸。过氧化氢具有较强的氧化能力，可与各类还原性物质发生反应，且制备无机过氧化物、有机过氧化物的原料。由于其优良的氧化性能，双氧水在碱性条件下能破坏有机色素分子中的共轭体系而消色，因此被广泛地用作纺织、造纸等行业的漂白剂。目前我国双氧水产品分工业级、试剂级、医药级和电子级，浓度有275、35、50和70等多种规格。目前我国双氧水生产方法有蒽醌法和电解法两种。1986年以前电解法是我国双氧水生产的主要方法，由于其需要消耗大量的电力，成本提高，不适于大规模生产，已逐渐被淘汰，但电解法生产的双氧水品质最高，可精制成高浓度产品，适用于食品、医药等行业。蒽醌法比电解法优越，具有技术先进、自动化程度高、生产能力大、成本和能耗低以及“三废”易治理等多种优点。1987年以后，采用蒽醌法的双氧水产最就已超过电解法的产量。蒽醌法根据使用的催化剂不同又分为镍催化剂法和钯催化剂法，两种方法制取双氧水都要经过氢化、氧化、萃取、再生、净化等一系列过程，两者最大的区别在于前者使用的是镍催化剂悬浮床氢化器，后者使用的是钯催化剂固定床氢化器。后者与前者相比，具有工艺流程短、氢化设备简单、催化剂使用寿命长、安全可靠、操作方便等优点，因此具有更强的竞争力。截止1999年底，国内有51个双氧水生产企业，大约66套生产装置，基本上是蒽醌法生产装置，其中钯催化剂固定床氢化工艺是最主要的生产工艺。双氧水生产发展相当迅速，而且趋于向大规模、高技术、自动化控制方向发展。其中DCS集散控制系统在其中的应用变得越来越广泛和重要。二、系统工艺流程双氧水的生产过程包含五个工序氢化工序、氧化工序、萃取净化工序、后处理工序、工作液配制及回收工序氢化工序把蒽醌转化蒽氢醌或四氢化蒽醌。氧化工序用空气中的氧直接氧化蒽氢醌和四氢化蒽氢醌，并转化为蒽醌、四氢化蒽醌，同时生成双氧水。萃取的作用是用无离子水从氧化液中萃取回收双氧水，生产一定浓度的双氧水溶液，该溶液再经过净化处理后，不仅降低有机碳的含量，而且生产27535的产品出售市场。萃取的萃余液经过后处理再生处理后进入下一个使用循环过程。其生产过程如下图所示作作作作作作作作作作作作作作作作作作作作作作作作作作作作作作作作40作作作作作作作作30作作作作作作作作作作作三、控制方案根据双氧水的生产工艺过程，控制系统实现如下功能1、实现各个单元操作的集中监控，包括温度、压力、流量、液位等物理量的监测与控制。动态参数检测、控制必须准确、可靠。2、必要的遥控措施,对突发事件如停电等，系统应采取相应的保护措施，确保在紧急情况下或需要的时候对一些关键的控制点（阀门、马达等）实施遥控。3、配置必要的报警和联锁。4、重要参数的记录和方便地查阅其实时趋势和历史趋势。5、可随时监测有关单元的有关参数或重要设备的运行情况。6、控制系统操作简单，参数设置、调整方便，便于操作，人性化的操作界面。7、操作员站显示整个生产工艺流程，修改和打印各种有关参数。在双氧水生产装置中几种典型的控制策略组态、氢化塔压力最大值与进气流量串级调节控制策略组态FT101MOVEMAXPID2FN101PVSPPVOPPIC102PIC103PIC104如图所示，PIC102、PIC103、PIC104分别为氢化塔上、中、下塔塔顶压力，工艺操作过程为每两节塔串联使用，要求三节塔的压力最大值与进氢化塔氢气流量FT101串联调节。针对工艺的特点，引入MAX功能模块，利用DCS所提供的功能模块软连接等优点，这样很容易实现在不同情况下对调节阀FN101的控制。、萃取塔界面液位与进水流量串级调节控制策略组态在本装置中投运了串级调节系统，在组态中运用DCS软连接的优点，使手动自动串级自由切换，开车时运用单回路调节，生产稳定后操作工可以很容易切换为串级调节，在操作站操作MANAUTOCAS，方便地将软连接切换，调节质量高，操作简单，组态方案如下图FT301MOVEPID2INVPVPVOPLIC301SPFN301、参数累积、温度压力补偿计算如蒸汽流量，应考须需要要求进行累积,在组态时加入模块“STAT”累积计算模块；空气流量，测量用孔板，因此应用DCS软连接引入压力补偿（温度较稳定）。、阀位设置因工艺安全需要，调节阀有气开式和气闭式，使用时发现，操作工和仪表工必须要清楚每台阀门作用方式气开或气闭，才能进行手动操作的设置，这给操作增加了难度，后来在控制组态中引入而在INV功能块，如FN401阀门为气闭式。LT401MOVEPID2INVPVPVOPSPFN401加入INV功能块，写入表达式，OP100PID2OP气闭式阀门100输出信号时，阀位全关，组态后在操作上与气开式阀门相同，操作信号为0时为全关，100时为全开，使操作方便简单，同时调节的正反作用设置也无须考虑阀门的正反作用，又能保证系统在气源故障时在安全阀位。同时利用功能块设置停车操作按钮，在电源设备突发事故时，操作工只要点击停车按钮，所有调节阀将按工艺要求设置的安全阀位上，保障生产安全。而且当控制点为回路故障，如现场变送器故障、线路断路时，提供了安全保障，可设置控制输出进行保持、全开输出、全关输出、安全值输出等；而且可设置对过程变化异常的报警；对控制输出的微小抖动的限制，从而可以消除调节阀在一个位置上的剧烈抖动，提高控制品质，延长调节阀的寿命。四、系统配置根据双氧水的生产工艺和控制方案的要求，我们为此配置安全可靠的SUNYTDCS9200集散控制系统来监督、控制和优化。SUNYTDCS9200集散控制系统实现过程控制、逻辑控制、顺序控制等功能；具有模块化柔性设计；提供开放数据接口、现场总线与互联网接入；顺应时代发展潮流，吸收最新电子技术、网络技术、控制技术，具有可靠性高、系统开放、构成灵活、界面友好、功能强大、维护简便的特点。1、系统结构如下图所示现场控制站操作员站工程师站/操作员站SNET驱动控制模板1SNET驱动控制模板1I/O模板01I/OM模块01I/OM模块02I/OM模块03I/OM模块16SMARTBUSI/O模板02I/OM模块01I/OM模块02I/OM模块03I/OM模块16SMARTBUSI/O模板32I/OM模块01I/OM模块02I/OM模块03I/OM模块16SMARTBUSCNETSNET系统网现场控制站MNET管理网2、系统控制检测点本系统温度、液位等模拟量检测点较多，大约是热电阻39个，420MA模拟量输入98个，420MA模拟量输出48个,控制回路48个，开关量输入26个。3、系统的硬件配置在系统硬件配置时要纵览全局,从满足生产过程对控制的要求，现场变送器和执行机构等部件特点,传输信号电缆和DCS输入/输出模板等方面全面考虑，从工艺的合理性、投资的经济性、运行的可靠性、维修的方便性等进行综合分析。31冗余的系统服务器/操作站，配置1台工程师站和1台操作站，并预留PC接口，满足了系统的操作需要，在工程师站上安装操作站软件，系统运行时可作为一台操作站使用，系统开车时2个操作站同时参与操作。32冗余的高性能控制模板，两个控制模板之间热备份，同时接受网络数据，其中之一的控制器发生故障，备份控制器自动进入工作状态。完成调节控制、数据处理、逻辑联锁、设备控制等功能。33冗余的以太网和控制网，系统配置了2条网络，监控层要求开放。数据通讯系统是将分散处理单元、输入/输出处理系统及工程师站和操作站联接起来，以保证可靠和高效的系统通讯。因此采用冗余的以态网配置，通讯协议为TCP/IP标准协议，控制网要求安全。34在I/O模块配置上，采用预留出大于15的扩展空间，模块的类型尽量少，整个系统仅有3种I/O模块，从而减少了备件的种类和费用。35所有电源设备和部件冗余。36系统配置表型号规格名称单位数量一、控制软件部分ST9432SUNYTECH系统软件包（2048点开发运行版）套1ST9435SUNYTECH系统软件包（2048点运行版）套1ST9441WINDOWS2000PROFESSIONAL操作系统（授权版）套2二、操作站和工程师部分ST961221”工程师站/操作员站（主流配置）（含操作台/主机/显示器/通讯模板/键盘）套2ST9603打印机平台套1ST9662激光打印机A4（黑白）台1三、现场控制站ST9002标准机柜（2米）台2ST9004通讯电缆套1ST9005机柜内附件套2ST91116U工业标准机笼台2ST9121总线底板块2ST9132电源组件块4ST9133散热组件块2ST913424VDC电源组件块2ST9161控制模板块2ST92711632路万能调理模板块15ST9315单路全隔离万能AI模块块158ST9321单路全隔离电流AO模块块56ST9331双路光隔离DI模块块15ST91728路AIO/16路DIO通用型转接端子板块27ST917316路开关量输入转接端子板块24、系统功能41工程师站功能411用于程序开发、系统诊断、控制系统组态、数据库和画面的编辑及修改。412生成任何显示画面和趋势图等,能调出系统中任一已定义的系统显示画面进行修改等工作。413通过通讯总线，可调出系统内任一分散处理单元的系统组态信息和有关数据。可将组态数据从工程师站上下载到各个分散单元的控制站。此外，重新组态的数据被确认后，系统能自动刷新其内存。414具有离线和在线全代码下载功能，不影响专置安全正常运转，可以在线加入或摘除网络设备而不影响其它网络设备正常运转。415具有对DCS系统的运行状态进行监控的功能。包括对各控制站的运行状态、各操作站的运行状态、各级网络通讯状态等方面的监控。416具有在线组态功能。如量程上下限的改变、控制参数的调整等。417具有在线显示组态图上所有输入/输出、中间量的数值。418工程师站设置操作保护密码，以防擅自改变控制策略、应用程序、系统数据库。42操作员站功能操作站是人机对话的界面，几乎所有的控制指令和状态参数都在此交换。在操作站上可以分别显示各个流程图上