甲醇氧化制甲醛的流量控制设计

1、LOGOThemeGallery PowerTemplateAdd Your Company Slogan项目三项目三 甲醇氧化制甲醛的流量控制甲醇氧化制甲醛的流量控制系统设计系统设计目录目录任务一任务一 甲醇氧化制甲醛的流量控制系统总体方案设计甲醇氧化制甲醛的流量控制系统总体方案设计任务二任务二 JX-300X系统硬件设计系统硬件设计任务三任务三 JX-300X系统软件组态系统软件组态任务四任务四 甲醇氧化制甲醛的流量控制系统调试、运行甲醇氧化制甲醛的流量控制系统调试、运行任务五任务五 项目答辩，项目小结，资料归档项目答辩，项目小结，资料归档v 甲醇氧化制甲醛的工艺流程如图所示，原料甲醇用泵

2、送入高位槽1，以一定的流量经过过滤器2进入蒸汽加热的蒸发器3.同时，由鼓风机7将已除尘和其他杂质的空气定量地送入蒸发器的底部。空气鼓泡通过被加热到319323K的甲醇层时被甲醇蒸气所饱和，每升甲醇蒸气和空气的混合物中甲醇的含量约为0.5g。为了控制甲醇被氧化的速度，通过蒸气分离缸19，在甲醇和空气的混合物中加入一定量的水蒸汽。为了保证混合气能在反应器内迅速反应，以及避免混合气中存在甲醇凝液，所以通过过热器4进行加热。过热混合气为了阻止氧化器中可能发生燃烧波及到蒸发系统，要经过阻火器5和过滤器8除去铁杂质后，才进入氧化反应器9，在催化剂的作用下，温度控制在653923K左右，进行氧化和脱氢反应。

3、v 从氧化器出来的气体进入第一吸收塔10，将大部分甲醛吸收；未被吸收的气体再进入第二吸收塔11底部，从塔顶加入一定量的冷却水进行吸收。由第二吸收塔塔底采出的稀甲醛溶液经循环泵18打入第一、第二吸收塔，作为吸收的一部分。自第一吸收塔塔底引出的吸收液经冷却后，即为含10%甲醇的甲醛水溶液。甲醇的存在可以防止甲醛的聚合，甲醛的产率约80%。一、一、工艺说明工艺说明甲甲醇醇氧氧化化制制甲甲醛醛的的工工艺艺流流程程 v流量的检测和控制在现代工业生产自动化中具有重要的地位。根据工艺要求设计供料系统的控制方案，保证生产能够安全、有效地进行。为了进行成本核算，要求对进入生产流程的甲醇量进行计量。为了保证氧化反

4、应的顺利进行和安全要求，设计控制系统，以保证参与氧化反应的甲醇、氧气、水蒸汽比例符合要求。v根据控制方案选择所需的检测仪表、控制仪表和执行装置，按照控制要求进行安装、调试，使系统能正常运行。二、二、总体要求总体要求三、控制任务分析三、控制任务分析 v 化工各种反应对参与化学反应的物料比都有一定的要求。化工各种反应对参与化学反应的物料比都有一定的要求。甲醇氧化制甲醛生产所需的三种原料必须保持一定的比甲醇氧化制甲醛生产所需的三种原料必须保持一定的比例，即例，即甲醇气：空气：水蒸汽甲醇气：空气：水蒸汽=1：（：（1.71.9）：）：（0.70.9）。）。 比值比值v 为了确保生产的安全进行，最大限度

5、地提高生产效率，为了确保生产的安全进行，最大限度地提高生产效率，应对整个生产过程进行分析。本项目将根据甲醇氧化制应对整个生产过程进行分析。本项目将根据甲醇氧化制甲醛的工艺要求，确定参与反应的物料流量控制方案，甲醛的工艺要求，确定参与反应的物料流量控制方案，并根据确定的控制方案和企业自动化水平，以及自动化并根据确定的控制方案和企业自动化水平，以及自动化仪表和装置的发展情况，选择控制仪表、流量检测仪表仪表和装置的发展情况，选择控制仪表、流量检测仪表和执行装置和执行装置。v 化工各种反应对参与化学反应的物料比都有一定的要求。甲醇氧化制甲醛生产所需的三种原料必须保持一定的比例，即甲醇气：空气：水蒸汽=

6、1：（1.71.9）：（0.70.9）。v 为了保证以上的物料的配比，要对其流量进行控制。空气是通过鼓风机加入其流程，在甲醇蒸发器中与甲醇蒸汽混合，形成二元混合气体。甲醇液体通过离心泵加入甲醇蒸发器。因此，空气与甲醇的进入量基本稳定，可以设置简单的控制系统来完成。空气流量采用流量单回路空气流量采用流量单回路控制系统，二通过控制甲醇蒸发器的液位定值控制，保证甲醇气体的控制系统，二通过控制甲醇蒸发器的液位定值控制，保证甲醇气体的流量稳定。流量稳定。合理设置两个控制系统的设定值，就可以保证二元混合气中的醇氧摩尔比。v 二元混合气要加入一定量的蒸汽，形成三元混合气体。由于水蒸汽的含量决定反应速度和效率

7、，所以，根据蒸汽加入量控制二元混合气体根据蒸汽加入量控制二元混合气体的流量。的流量。v 甲醇的流量计量不能加以控制，主要在进入系统时对其进行累计指示。四、控制要求四、控制要求 v（1）流量检测仪表v（2）过程控制仪表，执行器v（3）集散控制系统v（4）电工工具五、所需设备五、所需设备 六、控制方案确定六、控制方案确定 控控制制器器控控制制阀阀被被控控对对象象测测量量元元件件变变送送器器干干扰扰作作用用 f 被被控控变变量量 y控控制制作作用用偏偏差差e+-比比值值计计算算器器测测量量变变送送（1）测量元件与变送器）测量元件与变送器流量计。流量计。（2）自动控制器）自动控制器集散控制系统集散控制

8、系统DCS。（3）执行器）执行器电动调节阀。电动调节阀。比值控制基本概念：比值控制基本概念：v比值控制系统（流量比值控制系统）：实比值控制系统（流量比值控制系统）：实现两个或两个以上参数符合一定比例关系现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统。的控制系统。v主物料或主动量：在保持比例关系的两种主物料或主动量：在保持比例关系的两种物料中处于主导地位的物料，称为主物料；物料中处于主导地位的物料，称为主物料；表征主物料的参数，称为主动量（主流表征主物料的参数，称为主动量（主流量），用量），用F1表示。表示。比值控制系统的类型比值控制系统的类型v开环比值控制系统开环比值控制系统v单闭环比值控制系

9、统单闭环比值控制系统v双闭环比值控制系统双闭环比值控制系统v变比值比值控制系统变比值比值控制系统v串级和比值混合系统串级和比值混合系统开环比值控制系统开环比值控制系统FCF1F2控制器控制器控制阀控制阀对象对象测量变送测量变送F1F2-v适用于副流量较平适用于副流量较平稳且比值精度要求稳且比值精度要求不高的场合。不高的场合。单闭环比值控制单闭环比值控制v增加一个副流量闭环控制系统增加一个副流量闭环控制系统KF1F2FC单闭环比值控制特点v 不但能实现副流量跟随主流量的变化而变化，而且可以克服副流量不但能实现副流量跟随主流量的变化而变化，而且可以克服副流量本身干扰对比值的影响，主副流量的比值较为

10、精确。本身干扰对比值的影响，主副流量的比值较为精确。v 总物料量不固定，对于负荷变化幅度大，物料又直接去化学反应器总物料量不固定，对于负荷变化幅度大，物料又直接去化学反应器的场合是不适合的。的场合是不适合的。v 当主流量出现大幅度波动时，副流量给定值大幅度波动，当主流量出现大幅度波动时，副流量给定值大幅度波动，在调节的在调节的一段时间里一段时间里，比值会偏离工艺要求的流量比，不适用于要求严格动，比值会偏离工艺要求的流量比，不适用于要求严格动态比的场合。态比的场合。v 适用于主物料在工艺上不允许进行控制的场合。适用于主物料在工艺上不允许进行控制的场合。工业应用：自来水消毒的比值控制1qTF2CF

11、2KTF12q氯气净化水供用户任务一任务一甲醇氧化制甲醛的流量控制系统总体方案设计甲醇氧化制甲醛的流量控制系统总体方案设计l控制系统方块图（单闭环比值控制系统）控制系统方块图（单闭环比值控制系统） 流程图流程图v（1）流量计选用原则）流量计选用原则v（2）差压式流量计）差压式流量计v（3）转子流量计）转子流量计v（4）电磁流量计）电磁流量计l流量检测元件流量检测元件l流体传送设备流体传送设备 l电动调节阀电动调节阀 应选何种流量计 ? 流 量压压 力力 皮膜表皮膜表 罗茨表罗茨表 涡轮涡轮孔板等差压式孔板等差压式 旋进旋进流量计的选型方法流量计的选型方法 影响影响流量流量计能计能否正否正常工常

12、工作作的的因素因素（工况）流量范围（工况）流量范围介质状况介质状况介质温度介质温度环境温度环境温度压力损失压力损失介质压力介质压力综合考虑进行选型综合考虑进行选型SBL-智能甲醇流量计测甲醇流量，进行累计指示。SBL-智能甲醇流量计，量计采用新型电容力感应式传感器，它不但具有传统靶式、孔板、涡街等无可动部件甲醇流量计 的计量可靠性，并具有计量精度高，测量范围宽、温漂小、抗过载能力强、性能可靠的特点，加之特有的抗干扰性能以及体积小重量轻，安装维护方便和使用寿命长的优点，使其在蒸汽计量上有非常优秀的性能。 甲醇流量计甲醇流量计 产品参数 产品名称：甲醇流量计量计甲醇流量计量计口 径：DN15DN5

13、00mm 甚至更大口径公称压力：0.642MPa工况温度：-180+500更高温度与工厂商定精 度：0.21.5%FS量 程 比：1：10壳 体：碳钢；不锈钢(或按用户要求提供)(衬氟) 供电方式：内置3.6VDC锂电池(两年换一次)；外供24VDC(可选)输出信号：420mA二线制；脉冲01000HZ；RS232/RS485(或按用户要求协商提供) 防护等级：IP65防爆标志：本安型ExiallCT4；隔爆型ExdllCT4执行标准：企标Q/BET05-06表头显示：累积流量；瞬时流量；工况温度；工况压力(温压补偿式才有)；棒状满量程百分比；故障自检连接方式：双法兰式、插入式产品特点 整台仪

14、表在设计中无可动部件，插入式结构,拆卸方便 可选用多种防腐及耐高低温材质(如哈氏合金，钛等) 整机可做成全密封无死角(焊接形式)，无任何泄漏点，可耐42MPa高压 仪表内设自检程序，故障现象一目了然 传感器不与被测介质接触,不存在零部件磨损,使用安全可靠 具有多种安装方式供选择，如选择在线插入式，安装费用低 具有一体化温度、压力补偿，直接输出质量或标方 具有可选小信号切除、非线性修正、滤波时间可选择 能准确测量各种常温、高温500度、低温-200度工况下的气体、液体流量 计量准确，精度可达到0.2% 重复性好，一般为0.050.08%，测量快速 压力损失小，仅为标准孔板的1/2P左右 抗干扰，

15、抗杂质能力特强 安装简单方便，极易维护 多种输出形式，能远传各种参数 抗震动性强，一定范围内可测脉动转子流量计转子流量计 v 用于测空气流量。v 转子流量计是工业自动化过程控制中常用的一种变面积流量测量仪表。它具有体积小，检测范围大，使用方便等特点。转子流量计可用来测量液体、气体以及蒸汽的流量。技术参数技术参数 v测量范围:水（20）1-200000 lhv空气（20，01013MPa）0034000m3hv量程比：标准型10：1 特殊型20：1v精度： 10级v压力等级：标准型： DN15DN50 4.0MPa DN80-DN200 1.6MPav特殊型： DN15DN50 25MPa DN

16、80-DN200 16MPav夹套的压力等级为16MPav压力损失：7kPa-70kPav介质温度：标准型：80-200：PTFE：085 v高温型：最高可达400v介质粘度：DN15: 5s/cm的导电液体都可测量，量程范围可以任意选定4、仪表采用了低频三态方波励磁技术、先进的小信号处理技术和软件技术，故抗干扰性强、精度高 、稳定可靠5、仪表不受液体流动方向的影响，正反向安装均可测量，并安装方便，对直管段要求不高。6、电磁流量计的电极及内衬材料耐腐性和耐磨性极好，寿命长。可按用户特殊工况要求生产电磁流量计。7、仪表的耐冲击、耐振性良好。8、仪表不能测量气体及不导电液体。流流量量的的控控制制框

17、框图图如如下下差压变送器差压变送器v型号：CYB31M防腐蚀 v用于甲醇蒸发器的液位定值甲醇蒸发器的液位定值控制控制 v壳体采用聚四氟材料，具有抗腐蚀性强、耐磨损、抗过载冲击的产品特点。产品 连接有通气导管的防水电缆，使传感器背压腔与大气连通，从而制成工业标准的 420mA 信号输出且性能稳定可靠的全固态产品。 技术性能技术性能 量 程 范 围 01、2、5、10、30m 过 载 压 力 200%FS 测 量 介 质 与 AL 2 O 3 兼容的气体 、液体 输 出 信 号 420mA 二线制 05VDC 三线制 供 电 电 压 1236VDC (标定值为+24VDC) 精 确 度 0.2%F

18、.S 0.3%F.S 长 期 稳 定 性 0.3%F.S/年 介 质 温 度 30+120 响 应 时 间 1ms 膜 片 材 料 AL 2 O 3 陶瓷 压 力 接 口 投入式、法兰安装式 壳 体 材 料 聚四氟乙烯 防 护 等 级 IP67 电动调节阀电动调节阀v 型号：电动衬氟调节阀型号：电动衬氟调节阀-ZRSF46 v ZRSF46系列电动衬氟调节阀，是系列电动衬氟调节阀，是由由3810L或或DKZ型电动执行机构或型电动执行机构或电子式电动执行机构和衬氟塑直通电子式电动执行机构和衬氟塑直通单座调节阀阀体两部分组成，由于单座调节阀阀体两部分组成，由于该阀接触介质的部位全衬有氟塑料，该阀接

19、触介质的部位全衬有氟塑料，又采用聚四氟乙烯材质的波纹管密又采用聚四氟乙烯材质的波纹管密封，能广泛适用于对酸、碱等强腐封，能广泛适用于对酸、碱等强腐蚀机制和有毒、易挥发等气体、液蚀机制和有毒、易挥发等气体、液体介质的过程控制、调节。体介质的过程控制、调节。 电动衬氟调节阀电动衬氟调节阀 特点特点v1、耐腐蚀：阀体内腔、阀芯、阀座、阀杆均包衬2.53mm厚的F46，能耐酸、碱，耐强腐蚀。v2、密封性能好：采用聚四聚四氟乙烯材质的波纹管和填料双重密封，确保无渗漏。v3、泄漏量小：由于阀芯、阀座是软密封，故泄漏量极小。规格与技术参数规格与技术参数公称通径公称通径mm202532405065801001

20、25150200250300阀座直径阀座直径mm10121520253240506580100125150200250300额定流量额定流量系数系数Kv直线直线1.82.84.46.91117.627.5446911017627544069011001760等百分等百分比比1.62.546.3101625406310016025040063010001600公称压力公称压力MPa0.6、1.0、1.6、2.5行程行程 mm1016254060100工作温度工作温度 -30+150流量特性流量特性直线、等百分比作用方式作用方式电开式(K常开)；电关式(B)固有可调比固有可调比R30：1信号范围信

21、号范围Pr010Madc；420mmADC供电电源供电电源220V 5060HZ防爆等级防爆等级普通型、防爆型泄漏等级泄漏等级VI注：根据用户需要，可配国外、国内各种型号的电动执行机构。序号序号名称名称选择型号选择型号1空气空气流量流量GA24GA24转子流量计转子流量计 2甲醇流量甲醇流量SBL-SBL-智能甲醇流量计智能甲醇流量计3蒸汽流量蒸汽流量LUGBLUGB高温型涡街流量高温型涡街流量计计 4混合气体的流量混合气体的流量SDLDBSDLDB电磁流量计电磁流量计5甲醇蒸发器的液位定值甲醇蒸发器的液位定值控制控制 CYB31MCYB31M防腐蚀差压变防腐蚀差压变送器送器6调节阀调节阀电动

22、衬氟调节阀电动衬氟调节阀- -ZRSF46ZRSF46系统配置系统配置vJX-300X控制系统v系统配置 v控制方案vI/O测点清单vDCS系统硬件配置清单 vI/O卡件布置v测点分类统计表v测点分配表 控制系统知识JX-300X控制系统 系统主要特点： （1）高速、可靠、开放的通信网络 SCnetiII （2）分散、独立、功能强大的控制站 （3）多功能的协议转换接口 （4）全智能化设计 （5）任意冗余配置 （6)简单、易用的组态手段和工具 （7）丰富、实用、友好的实时监控界面 （8）事件记录功能（soe卡） （9）安装方便、维护简单、产品多元化、正规化系统配置系统配置 类型类型数量IP地址备

23、注控制站102主控卡和数据转发均冗余配置主控制卡注释：1#控制站数据转发卡注释：1#数据转发卡,2#数据转发卡工程师站1130注释：工程师站130操作站2131、132注释：操作员站131、操作员站132用户授权设置权限权限用户名用户名用户密码用户密码特权特权系统维护系统维护SUPCONDCSSUPCONDCS工程师工程师工程师工程师11111111操作员操作员蒸发氧化操作组蒸发氧化操作组11111111操作员操作员吸收操作组吸收操作组11111111控制方案序号序号控制方案注释、控制方案注释、回路注释回路注释回路位回路位号号控制方控制方案案PVPVMVMV0000蒸发器压力控制蒸发器压力控制

24、PIC-201PIC-201单回路单回路PI-201PI-201PV-201PV-2010101蒸发器液位控制蒸发器液位控制LIC-201LIC-201单回路单回路LI-201LI-201LV-201LV-2010202甲醇气流量控制甲醇气流量控制FIC-201FIC-201单回路单回路FI-201FI-201FV-201FV-201I/O测点清单序号序号位号位号描述描述I/O类型类型量程量程单位单位报警要求报警要求1 LI101蒸发器液位AI不配电420mA0100% 2LI102 吸收塔液位AI不配电420mA0100% 3PI101 蒸发器压力AI不配电420mA0100% 4PI102

25、 蒸汽压力AI不配电420mA0100 % 5FI101 甲醇气流量AI不配电420mA0100% 6FI102 配料蒸汽流量AI不配电420mA0100% 7FI103 尾气流量AI不配电420mA0100% 8FI104 甲醇流量 AI不配电420mA0100 % 9 FI105 空气流量AI 不配电420mA0100% 10 FI106 过热蒸汽流量AI 不配电420mA0100% 11 TI101 氧化温度1TC S0100% 12 TI102 氧化温度2TC S0100 % 13 TI103 氧化温度3TC S0100% 14 TI104 氧化温度4TC S0100% 15 TI10

26、5 氧化温度5RTD PT1000100% 16 FV101 甲醇气流量调节AO 420mA0100 % 17 FV102 配料蒸汽流量调节AO 420mA0100% 18 FV103 尾气流量调节AO 420mA0100% 19FV104甲醇流量调节AO 420mA0100%20FV105空气流量调节AO 420mA0100 %21FV106过热蒸汽流量调节AO 420mA0100% DCS系统硬件配置清单 名称名称型号型号单位单位数量数量备注备注操作站 硬件DELL服务器SC430个3操作台SP072台3操作员键盘SP032个3打印机台SP072P台1SCnet II网卡（双绞线）SP02

27、3根6控制站 硬件机柜SP202个1机笼（含母板端子）SP211个1电源箱SP221个2电源机笼SP251个1主控制卡SP243X个2冗余电流信号输入卡SP313个3电压型号输入卡SP314个1热电阻信号输入卡SP316个1电流信号输出卡SP322个2触点型开关量输入卡SP363个0继电器开关量输出卡SP364个0数据转发卡SP233个2冗余空卡SP000个9 I/O卡件布置123400010203040506070809101112131415冗余冗余不冗余冗余不冗余冗余SP243SP243SP233SP233SP313SP313SP313SP314SP316SP322SP322SP000SP000SP000SP000SP000SP000SP000SP000SP000测点分类统计表信号类型信号类型点数点数使用的卡使用的卡件件个数个数AI电流信号输入卡电流信号输入卡10SP313SP3133热电阻信号输入卡热电阻信号输入卡1SP316SP3161电压信号输入卡电压信号输入卡4SP314SP3141AO模拟