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差壓式液位變送器在過氧化氫生產(chǎn)裝置自控中的

作者:admin 發(fā)布日期: 2019-12-18 二維碼分享

       過氧化氫的醫(yī)用名稱又叫雙氧水,是過氧化氫溶于水的30%-60%濃度的水溶液,分子式是H2O2,即,一個(gè)過氧化氫分子含有兩個(gè)氧原子。雖然雙氧水能夠分解成水(H2O)和氧氣(O2),但并不是雙氧水中“含有高濃度氧氣”。雙氧水是公認(rèn)的低毒物質(zhì),廣泛應(yīng)用于工業(yè)漂白、外科消毒等領(lǐng)域,因?yàn)樯婕暗竭^氧化氫生產(chǎn)的原料為易燃易爆物,因些對(duì)于地氧化氫的生產(chǎn)過程的安全控制及自動(dòng)化控制水平的提高有極為重要的作用。

       目前,因新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝的不斷開拓應(yīng)用,儀表及自動(dòng)化設(shè)備的迅猛發(fā)展,對(duì)于過氧化氫裝置的自動(dòng)控制系統(tǒng)也不斷發(fā)展,并日臻完善。得益于有多套同類裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),本文針對(duì)差壓式液位變送器等自動(dòng)化控制設(shè)備的使用特點(diǎn),分析了過氧化氫生產(chǎn)裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要改進(jìn)的幾個(gè)方面。改進(jìn)后的方案能夠提高裝置的自動(dòng)化水平,節(jié)省勞動(dòng)力,裝置的可靠性及安全性得到了保障和提高。

       

       1.概述。

       我院作為蒽醌法生產(chǎn)過氧化氫技術(shù)的發(fā)源地,在過氧化氫工程化設(shè)計(jì)方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。通過多年的工程設(shè)計(jì)及現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累,自動(dòng)控制方案不斷優(yōu)化和完善。優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案不僅能夠提高裝置的自動(dòng)化水平,更好地滿足工藝要求,還可以降低生產(chǎn)運(yùn)行成本,便于日常管理和維護(hù)。自控設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化體現(xiàn)在設(shè)計(jì)中的個(gè)個(gè)環(huán)節(jié),如自控設(shè)備的選型、控制方案的制定、施工方式的選擇等,各個(gè)環(huán)節(jié)都要考慮周全。

       2.自控設(shè)備選型優(yōu)化。

       自控設(shè)備的選用要根據(jù)具體生產(chǎn)工藝、測(cè)量介質(zhì)、場所等條件確定,選擇既能滿足工藝要求又可以降低投資的實(shí)用型儀表,如過氧化氫生產(chǎn)裝置的自控設(shè)備選型優(yōu)化。

       (1)控制系統(tǒng)的選型優(yōu)化

       雙氧水生產(chǎn)發(fā)展相當(dāng)迅速,而且趨于向大規(guī)模、高技術(shù)方向發(fā)展,對(duì)自動(dòng)化控制提出了越來越高的要求。我院設(shè)計(jì)的過氧化氫裝置從初年產(chǎn)3600噸(27.5%計(jì))規(guī)模發(fā)展到今天全國大的26萬噸(27.5%計(jì))規(guī)模,控制點(diǎn)數(shù)不斷增加,控制方案不斷改進(jìn),并于90年代早將DCS集散控制系統(tǒng)應(yīng)用到雙氧水裝置上,取代初的盤裝儀表控制系統(tǒng),從低級(jí)的單回路控制發(fā)展到高級(jí)復(fù)雜的系統(tǒng)控制及管控一體化,在自動(dòng)化裝備、技術(shù)、功能、規(guī)模等方面都有了很大提高。

       DCS系統(tǒng)除了完成基本的過程控制,有更豐富的外圍接口,可以連接SIS、ITCC、GDS、設(shè)備包PLC等系統(tǒng),中央控制室設(shè)公共的硬件平臺(tái)及以太網(wǎng)接口用于連接全廠管理信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了全廠信息系統(tǒng)共享;采用冗余技術(shù)與自診斷技術(shù),DCS系統(tǒng)的中央處理器,通信卡件,電源卡件,接口卡件,關(guān)鍵AI/AO卡件及供電單元等冗余配置,提高了系統(tǒng)可靠性;有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力,可以進(jìn)行許多復(fù)雜的計(jì)算,輕松地處理在測(cè)量過程當(dāng)中遇到的線性化處理,自檢自校,測(cè)量值與工程值的轉(zhuǎn)換以及抗干擾等技術(shù)問題;系統(tǒng)編程簡單,使控制更加靈活,且系統(tǒng)規(guī)模易于擴(kuò)展,等等。

       (2)現(xiàn)場儀表的選型優(yōu)化

       過程檢測(cè)儀表是在工業(yè)生產(chǎn)過程中,對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、顯示、記錄或者控制的基礎(chǔ)。隨著新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝的不斷應(yīng)用,過氧化氫裝置的現(xiàn)場儀表選型也在不斷優(yōu)化。

       首先是智能化和數(shù)字化儀表的采用,這些檢測(cè)儀表以嵌入型微型計(jì)算機(jī)為核心,采用HART協(xié)議與DCS通訊,在儀表設(shè)備管理站上能夠?qū)ΜF(xiàn)場儀表實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程調(diào)校、遠(yuǎn)程設(shè)定、補(bǔ)償環(huán)境因素變化等功能,大大節(jié)省了勞動(dòng)力,提高了工作效率。

       根據(jù)多年同類裝置的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場儀表使用情況反饋,不斷調(diào)整與改進(jìn)儀表的選型,以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的測(cè)量與控制,如氧化液一分離、二分離液位測(cè)量儀表的選型。一分離、二分離的液位在過氧化氫生產(chǎn)裝置中是極為關(guān)鍵的工藝參數(shù),操作不當(dāng)會(huì)引起嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。早期采用普通差壓變送器進(jìn)行測(cè)量,由于氧化液中的蒽醌低溫下會(huì)析出造成取壓管路的堵塞,故采用蒸汽伴熱的方式來保證液位的正常測(cè)量。后來設(shè)計(jì)采用單法蘭差壓變送器進(jìn)行測(cè)量,省去了蒸汽伴熱,減少了施工量,但在某雙氧水廠由于工人操作不當(dāng)出現(xiàn)了氧化液從上取壓口進(jìn)入測(cè)量管路的情況,造成液位測(cè)量不準(zhǔn)。綜合現(xiàn)場應(yīng)用情況的反饋,設(shè)計(jì)后來采用隔膜密封式雙法蘭差壓變送器,既解決了蒽醌析出造成取壓管線堵塞的問題,也不會(huì)因操作人員的失誤造成液位測(cè)量不準(zhǔn),且保證了液位測(cè)量的高精度。

       3.控制方案的優(yōu)化。

       根據(jù)以往生產(chǎn)裝置的運(yùn)行情況,不斷完善控制方案,以提高裝置的自動(dòng)化水平及為安全生產(chǎn)提供更可靠的保障。

       (1)氫化塔補(bǔ)氮方案的優(yōu)化

       氫化塔壓力是關(guān)系能否正常生產(chǎn)的重要指標(biāo),工藝設(shè)置有氫化塔補(bǔ)氮管路以使氫化塔壓力穩(wěn)定在正常操作范圍內(nèi)。早期裝置中補(bǔ)氮閥采用手動(dòng)閥,需要操作人員去現(xiàn)場操作;從國內(nèi)首先套10萬噸裝置(由我院設(shè)計(jì))開始,補(bǔ)氮閥改為遙控兩位閥,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制;在裝置運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn),遙控兩位閥補(bǔ)氮太快,會(huì)出現(xiàn)氫化塔壓力不穩(wěn)的情況。有了這些應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累,氫化塔補(bǔ)氮方案優(yōu)化為采用遙控兩位閥并聯(lián)一路遙控調(diào)節(jié)閥的方案。正常生產(chǎn)時(shí),通過遙控調(diào)節(jié)閥補(bǔ)氮;緊急停車時(shí),遙控兩位閥聯(lián)鎖打開,向氫化塔內(nèi)快速充氮,使氫化塔保持在正壓,避免空氣進(jìn)入,保證了裝置的安全。

       (2)微正壓自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)氮系統(tǒng)的設(shè)置

       氫化液槽、氧化液槽、循環(huán)工作液槽是雙氧水生產(chǎn)過程中極為重要的3個(gè)設(shè)備,氫化液槽頂部積聚有氫氣,氧化液槽和循環(huán)工作貯槽頂部有芳烴蒸汽,系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí),有可能發(fā)生泄壓水封里的水倒吸的情況,一旦空氣進(jìn)入可能引發(fā)爆炸事故。設(shè)計(jì)通過在貯槽頂部設(shè)一高精度壓力變送器,氮?dú)夤芫€上設(shè)帶智能定位器的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥,壓力變送器與調(diào)節(jié)閥構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)回路,使貯槽壓力維持在微正壓,為安全生產(chǎn)提供了可靠的保障。

       (3)先進(jìn)過程控制及在線實(shí)時(shí)優(yōu)化

       與早期裝置相比,增加了氫化尾氣在線分析、氧化尾氣在線分析、產(chǎn)品濃度在線分析等儀表,并將信號(hào)遠(yuǎn)傳至中控室,使操作人員及時(shí)掌握生產(chǎn)情況;灌裝儀表采用先進(jìn)的自動(dòng)定量灌裝系統(tǒng),大大提高了灌裝精度和效率,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度;萃余液分離器、堿沉降器、堿分離器增加遙控排放及攝像頭監(jiān)控,使操作人員在控制室足不出戶就可以完成工藝操作;等等。

       4.施工方式優(yōu)化。

       儀表電纜敷設(shè)早采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)單根敷設(shè)的方式,現(xiàn)場施工量很大。考慮到雙氧水裝置現(xiàn)場儀表較為集中,設(shè)計(jì)進(jìn)行電纜敷設(shè)優(yōu)化,控制室至現(xiàn)場采用單根大對(duì)數(shù)主電纜,通過接線箱將支線電纜敷設(shè)至就近的儀表;對(duì)于部分特殊信號(hào)儀表,如工業(yè)電視控制系統(tǒng),采用光纖方式將信號(hào)送至中控室。優(yōu)化后的方案不僅可以節(jié)省電纜,而且利于施工,便于維護(hù),大大節(jié)省了裝置的投資。

       5.安全儀表系統(tǒng)(SIS)的采用。


       隨著過氧化氫生產(chǎn)裝置規(guī)模日趨大型化,生產(chǎn)裝置的密集程度越來越高,對(duì)操作、控制及安全的要求也越來越嚴(yán)格。生產(chǎn)過氧化氫所用的原料氫氣和重芳烴屬于易燃、易爆的危險(xiǎn)物料,產(chǎn)品過氧化氫具有很強(qiáng)的氧化性和在一定條件下的分解性,生產(chǎn)過程稍有閃失就會(huì)釀成災(zāi)難性的事故,造成生產(chǎn)、設(shè)備、人員等方面的重大損失。

       我院利用在雙氧水技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì),以及歷年來開車運(yùn)行的裝置中總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn),制定了安全儀表聯(lián)鎖方案,并成為將SIS系統(tǒng)..成功應(yīng)用到過氧化氫生產(chǎn)裝置中的首先家,到目前為止已成功投運(yùn)到3套裝置中。根據(jù)過氧化氫裝置的工藝特點(diǎn)選取了幾個(gè)重要的工位,作為判斷生產(chǎn)是否處于安全狀態(tài)的依據(jù),當(dāng)過程參數(shù)越限或由操作人員按下緊急停車按鈕時(shí),系統(tǒng)發(fā)出緊急停車信號(hào),系統(tǒng)能自動(dòng)的產(chǎn)生一系列預(yù)先定義的動(dòng)作,使生產(chǎn)裝置安全聯(lián)鎖或停車,阻止危險(xiǎn)的發(fā)生和事故的擴(kuò)散,使危害減少到小。

       6.結(jié)論。

       正是由于我院在過氧化氫工程化設(shè)計(jì)方面一直有先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念,走在行業(yè)的前列,才為更優(yōu)更合理的設(shè)計(jì)創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。過氧化氫自控設(shè)計(jì)方案經(jīng)過不斷的優(yōu)化和完善,不僅能夠滿足工藝操作需求,為生產(chǎn)提供安全可靠的保障,還節(jié)省了投資和人力,大大提高了生產(chǎn)效率,為經(jīng)濟(jì)效益的增長創(chuàng)造了必備的條件。


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