1、純堿碳化過程的DCS控制方案純堿生產的方法主要有三種：天然堿加工、氨堿法、聯合制堿法（侯氏制堿法）。而氨堿法（即索爾維制堿）是當今世界大規模制造純堿的通用工業方法之一其生產工藝經過百多年的生產實踐考驗，工藝包的技術成熟，穩定可靠。一.氨堿法純堿生產流程概述 ： 氨堿法是一種復雜的化學制造工藝，它主要包括一系列的化工單元操作，共分九個工序：鹽水精制工序、鹽水吸氨工序、碳化工序、過濾工序、蒸餾工序、壓縮工序、石灰工序、煅燒工序、包裝工序。 氨堿法生產純堿的主要原料：石灰石、食鹽、焦碳、氨等。 氨堿法生產工藝流程： 首先用水將原鹽溶解制成飽和粗鹽水，再用石灰純堿法除去雜質得精鹽水。精鹽水吸氨得氨鹽水

2、，冷卻在吸收塔內與由蒸餾塔蒸出的氨逆流吸收制成氨鹽水，冷卻后氨鹽水在碳化塔內與二氧化碳作用生成碳酸氫鈉，帶有結晶的懸浮液由塔低壓出，經出堿液槽送往真空過濾機分離出重堿。 過濾得到的NaHCO3濾餅在煅燒工序經加熱分解，制得輕質純堿和爐氣，輕質純堿通過運輸設備送往水合機，采用固相水合法或液相水合法制得重質純堿，經干燥、包裝得商品重質純堿（重灰）；輕質純堿經涼堿塔冷卻，包裝即為商品輕質純堿（輕灰）。分解過程逸出的二氧化碳經分離、冷卻、凈化后，由壓縮機抽吸和壓縮返回碳化過程。 由真空過濾機抽出的過濾母液，被送往蒸餾塔與由石灰石煅燒分解和消化所得的石灰乳兌和反應蒸出氨，返回吸收塔循環使用。 蒸餾廢液則

3、排入渣場。 石灰石用焦炭在石灰窯內煅燒制得生石灰，再通過化灰機與水反應制成石灰乳，分別送至蒸餾工序和鹽水工序使用。 石灰窯產生含40%CO2的窯氣與煅燒爐產生的含80%以上CO2的爐氣通過壓縮機送碳化工序使用。二 系統配制 1系統配制圖2.系統配置說明整套裝置DCS系統通常配置11個操作員站、其中1個兼工程師站、3臺冗余現場控制站及I/O 模塊。 其中操作員站，服務器，網絡，電源和重要I/O模塊冗余配置。l 服務站主要負責對域內系統數據的集中管理和監視，包括：報警、日志、等事件的捕捉和記錄管理，并為域內其他各站的數據請求（包括實時數據、時件信息和歷史記錄）提供服務和為其他域的數據請求提供服務。

4、l 工程師站（由操作員站兼任）完成組態修改及下裝，包括：數據庫、圖形、控制算法、報表的組態，參數配置，操作員站、服務站、現場控制站及過程I/O模塊的配置組態，數據下裝和增量下裝等。l 操作員站進行生產現場的監視和管理，包括：工藝流程圖顯示，報表打印，控制操作，歷史趨勢顯示，報警管理等。l 現場控制站又稱I/O站，是系統實現數據采集和過程控制的重要站點，主要完成數據采集、工程單位變換、控制和聯鎖算法、控制輸出、通過系統網絡將數據和診斷結果傳送到系統服務器等功能。l 現場控制站由主控單元、智能I/O單元、電源單元和專用機柜四部分組成，在主控單元和智能I/O單元上，分別固化了實時控制軟件和I/O單元

5、運行軟件。l 現場控制站內部采用了分布式的結構，與系統網絡相連接的是現場控制站的主控單元，冗余配置。主控單元通過控制網絡（CNET）與各個智能IO單元實現連接。l 系統采用FM1系列I/O模塊及DP主站組成現成控制站，采用ProfibusDP現場總線技術，構成先進的、可靠的DCS分布式控制系統。I/O模塊和底座組成現場模塊單元（FMU），在現場總線控制系統中成為DP從站。現場控制站主要由I/O模塊、底座、電源模塊、終端匹配器、DP主站接口卡組成。系統網絡構架:系統的網絡由上到下分為、系統網絡和控制網絡二個層次，系統網絡實現工程師站、操作員站、打印服務站，現場控制站與系統服務器的互連，控制網絡實

6、現現場控制站與過程I/O模塊的通訊。系統網絡采用可靠性高的雙冗余結構，應用時可以保證在任何一條網絡失效的情況下都不影響系統通信。系統的網絡的拓撲結構為星型，中央節點為服務器。系統網絡(SNET)由100M工業以太網構成，用于工程師站、操作站、系統服務器與現場控制站、通信控制站的連接，完成現場控制站、通訊控制站的數據下裝，服務器與現場控制站、通訊控制站之間的實時數據通訊。控制網絡(CNET)由PROFIBUS-DP總線構成，用來實現過程I/O模塊與現場控制站主控單元的通信，完成實時輸入、輸出數據的傳送。PROFIBUS-DP是專門為自動控制系統與在設備級分散I/O之間進行通訊而設計的。既可滿足高

7、速傳輸，又有簡單實用、經濟性強等特點。三.主要控制回路純堿裝置典型控制回路及方案：1. 鹽水精制工序：除鈣塔出鹵溫度的控制：除鈣塔底圈溫度高，則有利于除鈣反應的進行和碳酸鈣結晶的生成和長大以加速碳酸鈣的沉降；底圈溫度較底則反之。但過高的溫度必然帶來能源的消耗，這往往不經濟又增加吸氨的冷卻負荷。所以為達到經濟合理、技術先進的要求，兼顧除鎂、除鈣對溫度的需要，除鈣塔底圈的適宜溫度應維持在50左右，以保證二次鹽水的除鈣效率和濁度指標。 灰乳流量的控制：加灰除鎂后的一次鹽水，在質量上應符合以下要求：（1）必須將鎂離子完全清除；（2）一次鹽水的濁度必須維持在100PPM以下。為達到要求，必須使粗鹽水和石

8、灰乳充分混合，并且石灰乳的加入量必須過剩，其大小應以一次鹽水過剩灰的大小作為調節依據。雜水溫度的控制：為了加快氫氧化鎂沉淀的沉降速度，調和液必須維持適宜的溫度。而這通過調節化鹽用的雜水溫度在4250來實現。為了防止鹽水在一次澄清桶內發生對流影響澄清，雜水溫度要維持衡穩，切忌波動幅度太大。 化鹽桶料位的控制：維持化鹽桶的鹽層料位在雜水液面以下1M以內，使粗鹽水濃度達到規定要求。化灰池酸度的控制：用PH酸度計測試調和液過剩灰的大小，通過調節加灰量，使之符合指標要求。 蒸汽流量控制：為了調控雜水溫度在合適的范圍內。電氣控制:為常規開停車控制，監控電機的運行電流。2.鹽水吸氨工序：蒸餾總量的控制： 上

9、段、下段冷卻水總管壓力控制：冷卻器操作的好壞，關系到氨鹽水溫度及各段吸收溫度合格與否，是制約吸氨能力和全廠總生產能力的因素之一。對于鈦板冷卻器來說，通過對上、下段壓力的檢測，可了解冷熱流體傳熱情況及流量的分配是否均勻，流動是否通暢，通過調節各出口閥門，達到流量均勻衡穩，提高冷卻水的利用率。氨鹽水溫度控制：氨鹽水溫度是重要的技術條件之一，對碳化塔制堿能力及氨、鹽、CO2利用率影響很大。其適宜的范圍是：3238。氨鹽水溫度的降低取決于冷卻操作情況及冷卻面積、給水量是否足夠等，可通過增減循環氨鹽水量，以調節底圈溫度，使氨鹽水溫度達到要求。冷卻塔出氣溫度控制： 出氣溫度不能超過40，以提高氨回收率，減

10、少尾氣損失。如過高，發生“熱頂”現象，將多倍增加氨的損失。如果出氣溫度過低頂部氣體通道有被碳酸氨鹽結晶堵塞的危險。其他典型控制方案還有：二次鹽水壓力控制：二次鹽水溫度控制：吸收塔2圈壓力控制： 吸收尾氣溫度控制：氨鹽水PH控制檢測： 電氣控制主要是泵攪拌電機的控制，部分電機采用變頻控制。3.碳化工序： 碳化工序是整個純堿生產的“心臟”，是涉及工藝條件最多、影響因素最廣、物理和化學變化最繁雜的工序，碳化轉化率的高低直接影響著純堿的生產效益。碳化塔的正常操作控制要點： 1 認真檢測氨鹽水的溫度、流量和組成，如果不符合工藝規定，及時通知吸氨工序設法解決。 2 經常檢查窯氣、下段氣的溫度、流量、壓力、

11、CO2的濃度，如果不符合工藝規定，及時通知石灰、煅燒、壓縮等工序設法解決。 3 按工藝指標要求，隨時作好各塔氨鹽水、CO2、冷卻水和出堿量檢查及調節工作，維持較高而穩定的塔壓，做到進、出塔物料流量相對平衡。4 嚴格進行制堿塔中部溫度、出堿溫度和其他各點溫度的控制，使之符合工藝要求；作到中部溫度和出堿溫度（新制堿塔除外）的波動幅度不大于每小時3。 5 按工藝要求，做好冷卻水流量或壓力的檢查及與供水工序的聯系工作。 6 適當安排塔數組合，定期換塔，隨時調節好清洗塔的溫度、氨鹽水進量、清洗氣進量和預碳化氨鹽水的溫度和CO2濃度，使之符合工藝要求。 7 及時對制堿塔的結晶質量、鐵分含量、尾氣壓力和CO

12、2含量、出堿液FNH3濃度等濃度進行查驗，發現不符合工藝要求時，針對原因，采取適宜的處理方法。 8 合理調節冷卻水的使用層次及流量，隨時掌握冷卻條件的變化；本著產量、結晶和轉化率兼顧的原則進行操作的優化控制。 碳化塔的典型控制方案：下段氣總管壓力的控制中和氣總管壓力的控制中段氣總管壓力的控制碳化尾氣總管壓力的控制中和水總管壓力的控制氨鹽水總管壓力的控制碳化塔壓力的控制下段氣冷卻塔液位的控制中段氣冷卻塔液位的控制中和氣冷卻塔液位的控制碳化塔液位的控制下段氣CO2濃度的控制中段氣CO2濃度的控制中和氣CO2濃度的控制碳化廢氣CO2濃度的控制 4.過濾工序：過濾真空度的控制： 過濾系統的真空度是實現

13、出堿液液固分離的推動力，是保證各項指標達到要求的主要條件，也是判斷作業情況好壞的標志。工況正常時的過濾真空度一般為-40-53Kpa。如果出現系統真空度變低，則過濾介質兩側的壓力差變小，過濾速率降低，同時阻力變大，影響產量；而如果過濾真空度過大，過濾速率增加，那么過濾損失也增加了，同樣會影響產量。過濾機吹風壓力的控制：采用壓縮空氣反吹濾布上未卸盡的濾餅殘渣，是使濾機過濾能力再生的基本手段。濾機前壓縮空氣的絕對壓力一般需要控制在0.12750.1471Mpa。當風壓過低，風量不足時，過濾作業就不能有效的進行。洗水溫度的控制：從堿液中濾出的重堿濾餅，含有鹽份很高的母液，需用水加以洗滌，使重堿NaC

14、L含量控制在合格品指標的范圍以內，洗水溫度應控制在3845范圍內。洗水含氨的控制： 電氣控制主要是皮帶電機、過濾機電機的控制，過濾機電機采用變頻控制。5.蒸餾工序：蒸餾工序的作用是回收制堿母液及其他含氨雜水中所含的以NH4CL、（NH4）2CO3、NH4OH等形式存在的氨及二氧化碳。它是NH3與CO2返回下一個制堿循環的連接點，是建立全系統良性工業循環的關鍵，也是降低物料消耗與能量消耗的一個重點。蒸餾工序操作控制要點： 1 嚴格控制塔底、中部、精餾圈頂及出氣的壓力在規定范圍，并保持平穩，不超標，不驟升驟降。如各點壓力或各段壓力差過大，可能的原因是負荷過高，致氣速大，或液面高等，要判明原因，進行

15、調節和處理。 2 嚴格控制底圈液面、調和槽液面在規定范圍。 3 根據生產情況維持和調整母液蒸量，盡可能保持塔的高負荷作業這是重要的優化控制的條件，因滿負荷生產可以提高鼓泡塔及填料塔的傳熱傳質效率，使蒸汽消耗量降低。4 根據母液處理量的增減，并參照調和液過量灰等及時配加和調整石灰乳加入量以穩定的維持廢液過量灰在適中范圍，使銨、鹽反應及蒸出完全。 5 調整塔溫，最常用也是最有效的方法是增減進塔蒸汽量，如果進汽量已達到最大限度，而塔溫仍不能維持，則應以汽定產，減少母液蒸量，而不能由于負荷過高使技術指標偏離正常范圍。此外還要力求進塔溶液（包括母液、灰乳、凝液、氨水等）溫度均維持在高限，減少設備管道的熱

16、損失。以下列出的是本工序較典型的控制回路：蒸餾塔底壓力的控制：適宜的塔底壓力應在4555Kpa之間，通過對壓力的有效控制，能夠控制蒸氨廢液的排出和合適的底圈液位。如果操作壓力過低，使氣相NH3、CO2分壓低固然有利于它們的蒸出，但壓力底使g值變小，實際氣速較快達到許可的限定值，導致設備能力的下降。蒸餾出氣溫度控制：出氣溫度高于規定范圍，則出氣中水的含量高，進入吸氨工序后，增加了它的冷卻負荷，而且冷凝下來稀釋成了氨鹽水；反之出氣溫度過低則可形成銨的碳酸鹽結晶析出，使氣路發生堵塞。所以，當壓力在0Kpa（表壓）上下，出氣溫度一般維持在6065左右為宜。調和槽壓力控制：母液總管壓力控制：低壓蒸汽壓力

17、控制：高壓蒸汽壓力控制：予熱母液溫度控制：石灰乳濃度控制：石灰乳溫度控制：6.壓縮工序： 含二氧化碳氣體的壓縮是純堿制造過程中的一個重要環節，其任務是借助壓縮機的吸氣真空抽吸石灰窯窯氣及煅燒爐爐氣，并將其壓縮到足夠克服碳化塔內液柱的靜壓頭及設備管道阻力所產生的壓力，同時按碳化所需的氣量，將這些氣量分別送到碳化清洗塔及制堿塔的中、下段入口，供碳化制堿之用。 二氧化碳壓縮工序與碳化、石灰、煅燒、供汽及蒸氨工序都有緊密的聯系，操作的好壞直接影響到上述各工序的正常運行。 壓縮工序還配備有真空泵及空壓機兼管為過濾工序濾氣系統維持所需的真空抽氣和提供壓縮空氣的任務。壓縮工序操作控制要點：1 CO2的濃度：

18、CO2濃度的提高不僅可以節約壓縮機的動力消耗，而且有利于碳化反應的平衡和速度，強化塔的操作，對碳化提高產量和食鹽轉化率、改善重堿結晶都有決定性的作用。2 氣量：供給氣量（包括中、下段氣、清洗氣）的多少決定于石灰窯的上石量、煅燒爐投入的重堿量及投運的壓縮機數量，氣量對碳化操作影響很大。但在正常條件下，各段氣體中的CO2總量應有一個適當的范圍與配比，使供應量與使用量達到平衡，CO2不足或過多都將影響經濟效果。3 壓力：在有足夠氣量的前提下，CO2氣的壓力決定于所開用壓縮機能力的大小，如果能力適當，可以達到中、下段氣及清洗氣的要求壓力，便于碳化的操作，做到調節自如并達到高產穩產。4 氣體的溫度：由于

19、碳化反應是放熱反應，碳化塔的中段氣進氣處均應保持一定的適宜溫度，中段氣和下段氣溫度必須與入口處塔溫相適應，故在進入碳化塔前中段氣應冷卻到4046，下段氣應冷卻到3036。5 帶水量：中、下段氣、清洗氣入碳化塔前均應考慮分離水霧問題，以免水稀釋塔內液體。而適當降低各段氣體溫度使其水汽分壓降低，是減少氣體帶水量的重要措施。下面列出的是壓縮工序的典型控制回路：進氣負壓控制： 進氣溫度控制：出氣壓力控制： 壓縮機轉速檢測控制：中壓蒸汽總管壓力控制： 壓縮乏氣壓力控制：壓縮機油壓、油溫控制： 壓縮機軸瓦溫度控制：CO2出氣溫度控制： 冷卻水溫度控制：電氣部分主要是油泵、水泵的控制，壓縮機本體采用連鎖控制

20、。 7.石灰工序： 氨堿法制純堿所需的CO2是由石灰石煅燒分解所產生的，同時在鹽水精制和氨的回收過程中又需要消耗大量石灰乳，因而煅燒石灰石制取CO2及生石灰（CaO），再由生石灰消化制取石灰乳，就成為氨堿法制純堿生產過程中必要的工序。 以下是石灰工序的典型控制回路：窯氣濃度控制：窯氣CO2濃度的高低，直接影響氨鹽水碳酸化的速度和反應平衡，CO2濃度越高碳酸化反應速度越快，碳化塔生產能力大，而且碳化轉化率也相應提高。 窯頂壓力控制：為使石灰窯的生產能力提高，空氣應均勻的通過窯的整個截面，煅燒反應必須強烈進行，并使燃燒在此區內結束。由此，必須保證有足夠的空氣量。空氣量是用風壓的高低及風門的開度大小

21、來調節的。 化灰機灰、水比值控制： 適宜的灰（CaO）、水比值不但提高了灰乳產量，避免因比值不適合造成的浪費，而且使制得的灰乳石灰粒子細膩粘稠性好，分散均勻不易沉淀。 8.煅燒工序： 煅燒出堿溫度控制： 維持正常的出堿溫度是關系到產品質量、生產能力及蒸汽消耗的關鍵，出堿溫度過低則產品分解不完全，成為Na2CO3含量不夠標準的低溫堿，同時還增加了產品帶走的CO2及NH3的損失；出堿溫度過高則煅燒爐的生產能力未充分發揮，同時熱損過大，蒸汽等消耗增加，故要達到高產、穩產、低耗就必須維持適當的出堿溫度。 煅燒出氣溫度控制和聯合塔出氣溫度控制： 爐氣溫度是維持正常操作的基本條件，爐氣溫度低于100則可能使其中的水蒸氣凝結導致堿疤在管道內壁生成，并釀成堵塞事故從而導致停產。爐氣冷凝塔爐氣溫度過低，可能形成碳酸銨鹽的結晶堵塞管道，爐氣洗滌塔后的溫度應控制在3035，溫度過低耗水量大并可能引起洗水不平衡，如過高不但增大爐氣帶走的氨，造成損失，有時還形成碳酸銨鹽結晶，凝結在壓縮機入口通路。同時還影響壓縮機打氣效率。中壓蒸汽壓力控制： 中壓蒸汽的壓力和溫度是維持煅燒