双氧水生产过程的解决方案

1、双氧水生 产过程的解决 方案、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

2、 27.5%、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，

3、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。、 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

4、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 27.535%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

5、遥控措施，对突发事件如停电等，系统应米取相应的保护措施，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:I、氢化塔压力最大值与进气流量串级调节控制策略组态: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

6、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U、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，使手动一自动一串级自由切换，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 MANKAUTCAS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：川、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,在组态时加入模块一一“ STAT ” 累积计算

7、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）。切、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FN 401阀门为 气闭式。加入INV功能块，写入表达式，OP=10 PID2.OP气闭式阀门100%俞出信号时， 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%寸为全关，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

8、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Suny TDCS920集散控制系统来监督、控制和优化。Sun yTDCS920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

9、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：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莫拟量输出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

10、合分析。3.1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。3.2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。3.3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/I

11、P标准协议，控制网要求安全。3.4在I/O模块配置上，采用预留出大于15%勺扩展空间，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。3.5所有电源设备和部件冗余。3.6系统配置表：型号规格称位量一、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1ST9441Windows2000 Professional 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1ST

12、9662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2ST927116-32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：4.1工程师站功能用于程序开发

13、、系统诊断、控制系统组态、数据库和画面的编辑及修改。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。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。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。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。4.1.6 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。4.1.7 具有在线显示组态图上所有输入 / 输出、中间量的数值。4.1.8 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。4.2 操作员站功能在切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。 操作站上可以分别显示各个流程图上现场的各种工艺参数，控制驱动装置、 换控制