双氧水生产过程的解决方案.DOC

1、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 27.5%、 35%

2、、 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

3、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

4、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 27.5 35%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 ： 后 后 后后 后后 后 后 后 后后 后 后 后 后 后 后后 后后 后 后 后后 后后 后后 后 后 后 后4 0 后 后 后 后 后 后后 后3 0 后 后 后 后后 后后 后 后 后 后三、控制方案 根据双氧水的生产工艺

5、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

6、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 ： F T - 1 0 1M O V EM A XP I D 2F N 1 0 1P VS PP VO PP I C 1 0 2P I C 1 0 3P I C 1 0 4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

7、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 MAN AUTO CAS，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： F T - 3 0 1M O V EP I D 2I N VP VP VO PL I C 3 0 1S PF N 3 0 1、 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

8、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 FN 401 阀门为气闭式。 L T - 4 0 1M O V EP I D 2I N VP VP VO PS PF N 4 0 1加入 INV 功能块，写入表达式， OP=100 PID2.OP 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

9、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

10、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S n e t 驱 动控 制 模 板 1S n e t 驱 动控 制 模 板 1I / O 模 板 0 1I / O M 模 块 0 1I / O M 模 块 0 2I / O M 模 块 0 3I / O M 模 块 1 6Sm

11、artBusI / O 模 板 0 2I / O M 模 块 0 1I / O M 模 块 0 2I / O M 模 块 0 3I / O M 模 块 1 6SmartBusI / O 模 板 3 2I / O M 模 块 0 1I / O M 模 块 0 2I / O M 模 块 0 3I / O M 模 块 1 6SmartBusC N e tS N e t 系 统 网现 场 控 制 站M N e t 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， 4 20mA模拟量输入 98 个， 4 20mA 模拟量输出 48 个 ,控制回路 4

12、8 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。 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，

13、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/IP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%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 。 3.5 所有电源设备和部件冗余。 3.6 系统配置表： 型号规格 名称 单位 数量 一、控制软件部分 ST9

14、432 SunyTech 系统软件包（ 2048 点开发运行版） 套 1 ST9435 SunyTech 系统软件包（ 2048 点运行版） 套 1 ST9441 Windows2000 Professional 操作系统（授权版） 套 2 二、操作站和工程师部分 ST9612 21”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 2 ST9603 打印机平台 套 1 ST9662 激光打印机 A4 （黑白） 台 1 三、现场控制站 ST9002 标准机柜（ 2 米） 台 2 ST9004 通讯电缆 套 1 ST9005 机柜内附件 套 2 ST9111

15、 6U工业标准机笼 台 2 ST9121 总线底板 块 2 ST9132 电源组件 块 4 ST9133 散热组件 块 2 ST9134 24VDC电源组件 块 2 ST9161 控制模板 块 2 ST9271 16-32路万能调理模板 块 15 ST9315 单路全隔离万能 AI模块 块 158 ST9321 单路全隔离电流 AO模块 块 56 ST9331 双路光隔离 DI 模块 块 15 ST9172 8路 AIO/16 路 DIO 通用型转接端子板 块 27 ST9173 16路开关量输入转接端子板 块 2 4、 系统功能 ： 4.1 工程师站功能 4.1.1 用于程序开发、系统诊断、

16、控制系统组态、数据库和画面的编辑及修改。 4.1.2 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。 4.1.3 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。 4.1.4 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。 4.1.5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

17、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 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现场的各种工艺参数，控制驱动装置、切换控制方式、调整过程设定值等，监控系统内每一个模拟量和数字量，显示并确认报警、操作指导、记录操作日志、记录操作信息如改变设定值、手 /自动切换以及时间等，显示历史趋势图，定时打印报表。操作简单，满足操作控制和生产管理的要求。 五、小结 在双氧水生产过程中使用 SunyTDCS9200 分散集中控制系统可以达到： 控制准确可靠，操作简单，维护方便，节约劳动力，提高产品质量，降低消耗的目的，为企业创造可观的经济效益和社会效益。