雙氧水生產(chǎn)過(guò)程的解決方案一、概述雙氧水又稱(chēng)過(guò)氧化氫，是一種重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，在紡織、造紙、化工、輕工、醫(yī)藥、電子、食品、環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。工業(yè)級(jí)過(guò)氧化氫在常溫下能緩慢分解，當(dāng)溫度提升或紫外線照射時(shí)，分解速度加快，遇到灰塵、重金屬離子或堿性物質(zhì)時(shí)，發(fā)生猛烈分解，放出大量氧和熱，緊要時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸。過(guò)氧化氫具有較強(qiáng)的氧化實(shí)力，可與各類(lèi)復(fù)原性物質(zhì)發(fā)生反響，且制備無(wú)機(jī)過(guò)氧化物、有機(jī)過(guò)氧化物的原料。由于其優(yōu)良的氧化性能，雙氧水在堿性條件下能破壞有機(jī)色素分子中的共軛體系而消色，因此被廣泛地用作紡織、造紙等行業(yè)的漂白劑。目前我國(guó)雙氧水產(chǎn)品分工業(yè)級(jí)、試劑級(jí)、醫(yī)藥級(jí)和電子級(jí)，濃度有27.5%、35%、50%和70%等多種規(guī)格。目前我國(guó)雙氧水生產(chǎn)方法有蒽醌法和電解法兩種。1986年以前電解法是我國(guó)雙氧水生產(chǎn)的主要方法，由于其須要消耗大量的電力，本錢(qián)提高，不適于大規(guī)模生產(chǎn)，已慢慢被淘汰，但電解法生產(chǎn)的雙氧水品質(zhì)最高，可精制成高濃度產(chǎn)品，適用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)。蒽醌法比電解法優(yōu)越，具有技術(shù)先進(jìn)、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)實(shí)力大、本錢(qián)和能耗低以及“三廢”易治理等多種優(yōu)點(diǎn)。1987年以后，接受蒽醌法的雙氧水產(chǎn)最就已超過(guò)電解法的產(chǎn)量。蒽醌法依據(jù)運(yùn)用的催化劑不同又分為鎳催化劑法和鈀催化劑法，兩種方法制取雙氧水都要經(jīng)過(guò)氫化、氧化、萃取、再生、凈化等一系列過(guò)程，兩者最大的區(qū)分在于前者運(yùn)用的是鎳催化劑懸浮床氫化器，后者運(yùn)用的是鈀催化劑固定床氫化器。后者與前者相比，具有工藝流程短、氫化設(shè)備簡(jiǎn)潔、催化劑運(yùn)用壽命長(zhǎng)、平安牢靠、操作便利等優(yōu)點(diǎn)，因此具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。截止1999年底，國(guó)內(nèi)有51個(gè)雙氧水生產(chǎn)企業(yè)，大約66套生產(chǎn)裝置，根本上是蒽醌法生產(chǎn)裝置，其中鈀催化劑固定床氫化工藝是最主要的生產(chǎn)工藝。雙氧水生產(chǎn)開(kāi)展相當(dāng)快速，而且趨于向大規(guī)模、高技術(shù)、自動(dòng)化限制方向開(kāi)展。其中DCS集散限制系統(tǒng)在其中的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛和重要。二、系統(tǒng)工藝流程雙氧水的生產(chǎn)過(guò)程包含五個(gè)工序：氫化工序、氧化工序、萃取凈化工序、后處理工序、工作液配制及回收工序：氫化工序把蒽醌轉(zhuǎn)化蒽氫醌或四氫化蒽醌。氧化工序用空氣中的氧干脆氧化蒽氫醌和四氫化蒽氫醌，并轉(zhuǎn)化為蒽醌、四氫化蒽醌，同時(shí)生成雙氧水。萃取的作用是用無(wú)離子水從氧化液中萃取回收雙氧水，生產(chǎn)必需濃度的雙氧水溶液，該溶液再經(jīng)過(guò)凈化處理后，不僅降低有機(jī)碳的含量，而且生產(chǎn)27.5～35%的產(chǎn)品出售市場(chǎng)。萃取的萃余液經(jīng)過(guò)后處理再生處理后進(jìn)入下一個(gè)運(yùn)用循環(huán)過(guò)程。其生產(chǎn)過(guò)程如下列圖所示：三、限制方案依據(jù)雙氧水的生產(chǎn)工藝過(guò)程，限制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能：1、實(shí)現(xiàn)各個(gè)單元操作的集中監(jiān)控，包括：溫度、壓力、流量、液位等物理量的監(jiān)測(cè)與限制。動(dòng)態(tài)參數(shù)檢測(cè)、限制必需精確、牢靠。2、必要的遙控措施,對(duì)突發(fā)事務(wù)如停電等，系統(tǒng)應(yīng)接受相應(yīng)的愛(ài)惜措施，確保在緊急狀況下或須要的時(shí)候?qū)σ恍╆P(guān)鍵的限制點(diǎn)〔閥門(mén)、馬達(dá)等〕實(shí)施遙控。3、配置必要的報(bào)警和聯(lián)鎖。4、重要參數(shù)的記錄和便利地查閱其實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)。5、可隨時(shí)監(jiān)測(cè)有關(guān)單元的有關(guān)參數(shù)或重要設(shè)備的運(yùn)行狀況。6、限制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)潔，參數(shù)設(shè)置、調(diào)整便利，便于操作，人性化的操作界面。7、操作員站顯示整個(gè)生產(chǎn)工藝流程，修改和打印各種有關(guān)參數(shù)。在雙氧水生產(chǎn)裝置中幾種典型的限制策略組態(tài)：Ⅰ、氫化塔壓力最大值與進(jìn)氣流量串級(jí)調(diào)整限制策略組態(tài)：如下圖，PIC102、PIC103、PIC104分別為氫化塔上、中、下塔塔頂壓力，工藝操作過(guò)程為每?jī)晒?jié)塔串聯(lián)運(yùn)用，要求三節(jié)塔的壓力最大值與進(jìn)氫化塔氫氣流量FT101串聯(lián)調(diào)整。針對(duì)工藝的特點(diǎn)，引入MAX功能模塊，利用DCS所供應(yīng)的功能模塊軟連接等優(yōu)點(diǎn)，這樣很簡(jiǎn)潔實(shí)此時(shí)此刻不同狀況下對(duì)調(diào)整閥FN101的限制。Ⅱ、萃取塔界面液位與進(jìn)水流量串級(jí)調(diào)整限制策略組態(tài)：在本裝置中投運(yùn)了串級(jí)調(diào)整系統(tǒng)，在組態(tài)中運(yùn)用DCS軟連接的優(yōu)點(diǎn)，使手動(dòng)—自動(dòng)—串級(jí)自由切換，開(kāi)車(chē)時(shí)運(yùn)用單回路調(diào)整，生產(chǎn)穩(wěn)定后操作工可以很簡(jiǎn)潔切換為串級(jí)調(diào)整，在操作站操作MAN—AUTO—CAS，便利地將軟連接切換，調(diào)整質(zhì)量高，操作簡(jiǎn)潔，組態(tài)方案如下列圖：Ⅲ、參數(shù)累積、溫度壓力補(bǔ)償計(jì)算：如蒸汽流量，應(yīng)考須須要要求進(jìn)展累積,在組態(tài)時(shí)參與模塊——“STAT”累積計(jì)算模塊；空氣流量，測(cè)量用孔板，因此應(yīng)用DCS軟連接引入壓力補(bǔ)償〔溫度較穩(wěn)定〕。Ⅵ、閥位設(shè)置：因工藝平安須要，調(diào)整閥有氣開(kāi)式和氣閉式，運(yùn)用時(shí)發(fā)覺(jué)，操作工和儀表工必需要清楚每臺(tái)閥門(mén)作用方式氣開(kāi)或氣閉，才能進(jìn)展手動(dòng)操作的設(shè)置，這給操作增加了難度，后來(lái)在限制組態(tài)中引入而在INV功能塊，如FN—401閥門(mén)為氣閉式。參與INV功能塊，寫(xiě)入表達(dá)式，OP=100—PID2.OP氣閉式閥門(mén)100%輸出信號(hào)時(shí)，閥位全關(guān)，組態(tài)后在操作上與氣開(kāi)式閥門(mén)一樣，操作信號(hào)為0%時(shí)為全關(guān)，100%時(shí)為全開(kāi)，使操作便利簡(jiǎn)潔，同時(shí)調(diào)整的正反作用設(shè)置也無(wú)須考慮閥門(mén)的正反作用，又能保證系統(tǒng)在氣源故障時(shí)在平安閥位。同時(shí)利用功能塊設(shè)置停車(chē)操作按鈕，在電源設(shè)備突發(fā)事故時(shí)，操作工只要點(diǎn)擊停車(chē)按鈕，全部調(diào)整閥將按工藝要求設(shè)置的平安閥位上，保障生產(chǎn)平安。而且當(dāng)限制點(diǎn)為回路故障，如現(xiàn)場(chǎng)變送器故障、線路斷路時(shí)，供應(yīng)了平安保障，可設(shè)置限制輸出進(jìn)展保持、全開(kāi)輸出、全關(guān)輸出、平安值輸出等；而且可設(shè)置對(duì)過(guò)程變更異樣的報(bào)警；對(duì)限制輸出的微小抖動(dòng)的限制，從而可以消退調(diào)整閥在一個(gè)位置上的猛烈抖動(dòng)，提高限制品質(zhì)，延長(zhǎng)調(diào)整閥的壽命。四、系統(tǒng)配置依據(jù)雙氧水的生產(chǎn)工藝和限制方案的要求，我們?yōu)榇伺渲闷桨怖慰康腟unyTDCS9200集散限制系統(tǒng)來(lái)監(jiān)視、限制和優(yōu)化。SunyTDCS9200集散限制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程限制、邏輯限制、依次限制等功能；具有模塊化柔性設(shè)計(jì)；供應(yīng)開(kāi)放數(shù)據(jù)接口、現(xiàn)場(chǎng)總線與互聯(lián)網(wǎng)接入；順應(yīng)時(shí)代開(kāi)展潮流，吸取最新電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、限制技術(shù)，具有牢靠性高、系統(tǒng)開(kāi)放、構(gòu)成靈敏、界面友好、功能強(qiáng)大、維護(hù)簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。1、系統(tǒng)構(gòu)造如下列圖所示：2、系統(tǒng)限制檢測(cè)點(diǎn)：本系統(tǒng)溫度、液位等模擬量檢測(cè)點(diǎn)較多，大約是：熱電阻39個(gè)，4～20mA模擬量輸入98個(gè)，4～20mA模擬量輸出48個(gè),限制回路48個(gè)，開(kāi)關(guān)量輸入26個(gè)。3、系統(tǒng)的硬件配置：在系統(tǒng)硬件配置時(shí)要縱覽全局,從滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程對(duì)限制的要求，現(xiàn)場(chǎng)變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部件特點(diǎn),傳輸信號(hào)電纜和DCS輸入/輸出模板等方面全面考慮，從工藝的合理性、投資的經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行的牢靠性、修理的便利性等進(jìn)展綜合分析。3.1冗余的系統(tǒng)效勞器/操作站，配置1臺(tái)工程師站和1臺(tái)操作站，并預(yù)留PC接口，滿(mǎn)足了系統(tǒng)的操作須要，在工程師站上安裝操作站軟件，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可作為一臺(tái)操作站運(yùn)用，系統(tǒng)開(kāi)車(chē)時(shí)2個(gè)操作站同時(shí)參與操作。3.2冗余的高性能限制模板，兩個(gè)限制模板之間熱備份，同時(shí)承受網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，其中之一的限制器發(fā)生故障，備份限制器自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。完成調(diào)整限制、數(shù)據(jù)處理、邏輯聯(lián)鎖、設(shè)備限制等功能。3.3冗余的以太網(wǎng)和限制網(wǎng)，系統(tǒng)配置了2條網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控層要求開(kāi)放。數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)是將分散處理單元、輸入/輸出處理系統(tǒng)及工程師站和操作站聯(lián)接起來(lái)，以保證牢靠和高效的系統(tǒng)通訊。因此接受冗余的以態(tài)網(wǎng)配置，通訊協(xié)議為T(mén)CP/IP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，限制網(wǎng)要求平安。3.4在I/O模塊配置上，接受預(yù)留出大于15%的擴(kuò)展空間，模塊的類(lèi)型盡量少，整個(gè)系統(tǒng)僅有3種I/O模塊，從而削減了備件的種類(lèi)和費(fèi)用。3.5全部電源設(shè)備和部件冗余。3.6系統(tǒng)配置表：型號(hào)規(guī)格名稱(chēng)單位數(shù)量一、限制軟件局部ST9432SunyTech系統(tǒng)軟件包〔2048點(diǎn)開(kāi)發(fā)運(yùn)行版〕套1ST9435SunyTech系統(tǒng)軟件包〔2048點(diǎn)運(yùn)行版〕套1ST9441Windows2000Professional操作系統(tǒng)〔授權(quán)版〕套2二、操作站和工程師局部ST961221”工程師站/操作員站〔主流配套2ST9603打印機(jī)平臺(tái)套1ST9662激光打印機(jī)A4〔黑白〕臺(tái)1三、現(xiàn)場(chǎng)限制站ST9002標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜〔2米臺(tái)2ST9004通訊電纜套1ST9005機(jī)柜內(nèi)附件套2ST91116U工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)籠臺(tái)2ST9121總線底板塊2ST9132電源組件塊4ST9133散熱組件塊2ST913424VDC電源組件塊2ST9161限制模板塊2ST927116-32路萬(wàn)能調(diào)理模板塊15ST9315單路全隔離萬(wàn)能AI模塊塊158ST9321單路全隔離電流AO模塊塊56ST9331雙路光隔離DI模塊塊15ST91728路AIO/16路DIO通用型轉(zhuǎn)接端子板塊27ST917316路開(kāi)關(guān)量輸入轉(zhuǎn)接端子板塊24、系統(tǒng)功能：4.1工程師站功能用于程序開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)診斷、限制系統(tǒng)組態(tài)、數(shù)據(jù)庫(kù)和畫(huà)面的編輯及修改。生成任何顯示畫(huà)面和趨勢(shì)圖等,能調(diào)出系統(tǒng)中任一已定義的系統(tǒng)顯示畫(huà)面進(jìn)展修改等工作。通過(guò)通訊總線，可調(diào)出系統(tǒng)內(nèi)任一分散處理單元的系統(tǒng)組態(tài)信息和有關(guān)數(shù)據(jù)。可將組態(tài)數(shù)據(jù)從工程師站上下載到各個(gè)分散單元的限制站。此外，重新組態(tài)的數(shù)據(jù)被確認(rèn)后，系統(tǒng)能自動(dòng)刷新其內(nèi)存。具有離線和在線全代碼下載功能，不影響專(zhuān)置平安正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可以在線參與或摘除網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而不影響其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。具有對(duì)DCS系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)展監(jiān)控的功能。包括對(duì)各限制站的運(yùn)行狀態(tài)、各操作站的運(yùn)行狀態(tài)、各級(jí)網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)等方面的監(jiān)控。具有在線組態(tài)功能。如：量程上下限的變更、限制參數(shù)的調(diào)整等。具有在線顯示組態(tài)圖上全部輸入/輸出、中間量的數(shù)值。工程師站設(shè)置操作愛(ài)惜密碼，以防擅自變更限制策略、應(yīng)用程序、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。4.2操作員站功能操作站是人機(jī)對(duì)話(huà)的界面，幾乎全部的限制指令和狀態(tài)參數(shù)都在此交換。在操作站上可以分別顯示各個(gè)流程圖上現(xiàn)場(chǎng)的各種工藝參數(shù)，限制驅(qū)動(dòng)裝置、切