苯酚生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)

1、苯酚生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)(包頭明天科技，內(nèi)蒙古包頭014010)摘 要：文章闡述了浙大中控的JX-300X系統(tǒng)在苯酚生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及控制方 案、系統(tǒng)彳弘件配置、軟件設(shè)訃、系統(tǒng)功能等。關(guān)鍵詞：過程控制；苯酚；集散型控制系統(tǒng)中圖分類號(hào)：TQ243.1+2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007 6921(XX)07 0095 02苯酚的工業(yè)制備方法有多種，包頭明天科技采用磺化堿 熔法制備，用純苯、濃硫酸、亞硫酸鈉和氫氧化鈉通過磺化、 中和、堿熔、酸化、精餾幾道工序的復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)制得， 工藝流程圖如圖1所示。其反應(yīng)過程如圖 2所小、純苯與濃硫酸在磺化反應(yīng)釜中進(jìn)行氣相磺化反應(yīng)，生

2、成 苯磺酸。苯磺酸在中和釜中與一定濃度的亞硫酸鈉進(jìn)行中和 反應(yīng)，生成苯磺酸鈉送入堿熔工段，苯磺酸鈉水溶液勻速放 入高溫熔融氫氧化鈉中進(jìn)行堿熔反應(yīng)。其生成物在高溫下放 進(jìn)注熱水的水淬釜水淬后以壓力壓至靜止分離器，結(jié)晶不溶 于水的亞硫酸鈉過濾掉，通過濾網(wǎng)的粗酚鈉水溶液去酸化， 酸化后的粗酚水溶液經(jīng)過精餾，精餾出純度為99%的苯酚。740)this.width=740" border=undefined>1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及控制方案1.1系統(tǒng)控制方案DCS整個(gè)生產(chǎn)過程中，磺化工段，堿熔工段及精餾工段直接 影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，因此對(duì)這三個(gè)工段的工況進(jìn)行 監(jiān)示及控制；而對(duì)另一些如中和、酸化、

3、消化過濾等工段均 可采用現(xiàn)場(chǎng)指示、記錄及調(diào)節(jié)與DCS控制相結(jié)合的方式在對(duì)磺化、堿熔反應(yīng)的溫度進(jìn)行控制時(shí)，直接控制較難 達(dá)到要求，并且滯后嚴(yán)重，因此可用改變反應(yīng)物流量的方法 來調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)溫度，這可在反應(yīng)釜上安裝溫度變送器來顯 示反應(yīng)溫度加以控制。這種方案，現(xiàn)克服了溫度不易控制的 困難，又通過對(duì)物料流量的定值調(diào)節(jié)保證了作料的質(zhì)量和反 應(yīng)筆中的物料平衡精餾工段的干擾因素較多，如進(jìn)料成分的變化、流量的 波動(dòng)以及溫度計(jì)熱焓的變化、冷凝器冷卻的溫度變化等。在 這個(gè)工藝流程中，產(chǎn)品由塔頂餾出，塔頂餾出液的質(zhì)量應(yīng)作 為控制的主要目標(biāo)，因此，采用以精餾段溫度作為衡量質(zhì)量 指標(biāo)的間接參數(shù)，而以改變回流量作為調(diào)節(jié)

4、手段的方案，都 以精餾塔頂溫度為被調(diào)整參數(shù)而以回流量為調(diào)解參數(shù)，如圖 3所示。740)this.width=740" border=undefined>在方案中，另外有幾個(gè)輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng)，對(duì)進(jìn)料量、塔底 采出量和塔頂餾出液進(jìn)行流量和液位控制以維持塔內(nèi)的物 料平衡；通過改變冷凝器的冷劑量調(diào)節(jié)塔頂壓力控制塔內(nèi)壓力穩(wěn)定，以維持塔的平穩(wěn)操作該產(chǎn)品的生產(chǎn)系連續(xù)進(jìn)行的，對(duì)生產(chǎn)中某些工藝參數(shù)的 控制要求極高，例如磺化反應(yīng)釜，堿熔反應(yīng)釜，精餾塔塔頂 及塔底的溫度壓力等，同時(shí)還有眾多釜、槽中的液位進(jìn)出設(shè) 備的流量，以及安全防爆等參數(shù)，都應(yīng)實(shí)施監(jiān)視控制或報(bào)警。 整了系統(tǒng)控制及控制報(bào)警回路大，模擬量輸

5、入輸出為此采用 了浙大中控的 SUPCONJX-300X系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視控 制o1.2系統(tǒng)構(gòu)成浙大中控公司的 SUPCONJX-300X集散控制系統(tǒng)（DCS），該系統(tǒng)綜合了許多獨(dú)制的結(jié)構(gòu)，選擇方案十分靈活，系統(tǒng)通 過主控制卡與輸出輸入卡件的結(jié)合，滿足監(jiān)控的要求，同時(shí) 保持簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)。由這些模塊卡件來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采 集，實(shí)時(shí)決策與實(shí)時(shí)控制。其硬件在系統(tǒng)處于離線或在線狀 態(tài)，都能進(jìn)行冷插入或熱插入，減少過程停機(jī)時(shí)間。系統(tǒng)通 過雙高速冗余以太網(wǎng) SCnet及控制站內(nèi)部網(wǎng) SBUS共享過程 和控制數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)還可通過信息管理網(wǎng)Ethernet,采用符合TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)與管理PC或工作

6、站機(jī)連接，SUPCONJX-300系統(tǒng)的SCKey組態(tài)軟件是一個(gè)全面支持該系 統(tǒng)各類控制方案的組態(tài)平臺(tái)。該軟件運(yùn)用面對(duì)（OOP）技術(shù)和對(duì)象連接與嵌入（OLEI）技術(shù)，基于中文 windows系列操作系 統(tǒng)開發(fā)的32位應(yīng)用軟件，大量采用 windows的標(biāo)準(zhǔn)控件。同時(shí)SCKey組態(tài)軟件還提供強(qiáng)大的在線幫助功能，非常適用于實(shí)施過程控制。1.3系統(tǒng)趾件配胃本系統(tǒng)選用2臺(tái)PI300以上工業(yè)PC機(jī)作操作站，其中一臺(tái)監(jiān)控磺化工段和堿控工段，另一臺(tái)監(jiān)控精餾工段。操作 站具備編程、組態(tài)，系統(tǒng)總成以及各種操作及顯示功能，控 制站選用由主控卡 SP243X數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡SP233通信接口卡 SP244和各種信號(hào)輸入輸

7、出卡件組成現(xiàn)場(chǎng)控制站，考慮到生 產(chǎn)連續(xù)性的特點(diǎn)，再配置一臺(tái) 7500/10000VA,200-240VACUPS。整個(gè)系統(tǒng)共有58個(gè)熱電阻輸入點(diǎn)，138個(gè)模擬量輸入輸 出點(diǎn)及108個(gè)開關(guān)量輸入輸出點(diǎn)，對(duì)報(bào)警點(diǎn)采用 DCS語言提 示報(bào)警和外接報(bào)警器兩級(jí)報(bào)警口1.4系統(tǒng)的Sckey組態(tài)軟件設(shè)訃系統(tǒng)Sckey組態(tài)軟件包括總體信息組態(tài)軟件，控制站組 態(tài)軟件和操作站組態(tài)軟件，可根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和生產(chǎn)實(shí)時(shí) 控制過程編制控制軟件，控制站組態(tài)軟件中包括一些預(yù)設(shè)定 的控制方案程序庫(kù)，如單回路PID調(diào)節(jié)帶報(bào)警、單回路前饋、 串級(jí)變比值等。本控制方案多為單回路PID調(diào)節(jié)，因此調(diào)用預(yù)設(shè)的控制程序十分方便。740)th

8、is.width=740" border=undefined>操作站組態(tài)軟件是對(duì)操作站上的操作畫面的組態(tài)、制作與生產(chǎn)過程、控制設(shè)備相對(duì)應(yīng)的圖形，繪出直觀的流程圖， 根據(jù)流程圖中位號(hào)繪制出所需的儀表面板，其中包括過程變 量的給定點(diǎn)，輸出及報(bào)警點(diǎn)等，同時(shí)對(duì)每個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行歷史 趨勢(shì)顯示。另外系統(tǒng)還遴選各項(xiàng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生報(bào)表，確定報(bào)警優(yōu) 先級(jí)進(jìn)行報(bào)警處理，其結(jié)構(gòu)框圖如圖4所?。?系統(tǒng)功能2.1控制功能由于采用了 DCS對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程中主要工藝的溫度、流 量、壓力、液位、酸堿度進(jìn)行了閉環(huán)過程控制，使整個(gè)生產(chǎn) 處于最優(yōu)先狀態(tài)，對(duì)于提高產(chǎn)品的質(zhì)量起到了決定性的作 用。2.2顯示的功能通過工藝流程圖

9、的動(dòng)態(tài)顯示，使操作人員迅速了解生產(chǎn) 的運(yùn)行情況以及閥門的開、閉等設(shè)備狀態(tài)，各單元的控制面 板也能夠隨時(shí)調(diào)出，該單元的過程變量、給定值等參數(shù)也直 觀地顯示出來，它幫助操作人員判斷和處理問題.2.3操作功能在控制面板顯示的基礎(chǔ)上，操作人員可在面板上進(jìn)行手 動(dòng)/自動(dòng)的無擾動(dòng)切換。在線變量顯示時(shí)，能強(qiáng)制改變預(yù)定 數(shù)值、狀態(tài)，能聯(lián)鎖或解鎖使其單個(gè)執(zhí)行，這對(duì)故障處理極 有幫助。2.4報(bào)警功能 當(dāng)控制站檢測(cè)到報(bào)警信號(hào)后，所有操作站都能讀到，報(bào)警采用語言提示且紅燈閃爍，CRT同時(shí)顯示報(bào)警信號(hào)及時(shí)間， 操作員可以按動(dòng)一個(gè)專門的報(bào)警優(yōu)先順序按鈕而調(diào)出一個(gè) 包含新報(bào)警中最高優(yōu)先順序的位號(hào)的流程圖，按照優(yōu)先順序 面區(qū)分的報(bào)警進(jìn)行處理。2.5訂錄功能系統(tǒng)能夠提供更該紀(jì)錄和報(bào)警紀(jì)錄。每次對(duì)數(shù)值的更改 都將被記錄，包括信號(hào)、時(shí)間、關(guān)聯(lián)的位號(hào)、舊數(shù)值、新數(shù) 值等，每次在線報(bào)警也被記錄， 包括時(shí)間、優(yōu)先級(jí)、位號(hào)等。2.6自診斷功能由于在連續(xù)的生產(chǎn)過程控制中采用了整個(gè)的1： 1冗余，冗余的控制模塊卡同時(shí)，同步地執(zhí)行同一個(gè)控制方案，卡件 間彼此監(jiān)督對(duì)方工況，當(dāng)有切換時(shí)，冗余的控制卡件立刻生 效，無須轉(zhuǎn)換。3結(jié)論文章簡(jiǎn)要介紹了苯酚生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。該系統(tǒng)的投 用，可以有效地加強(qiáng)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制水平，對(duì)產(chǎn)品質(zhì) 量的穩(wěn)定、產(chǎn)品產(chǎn)量的提高起到了決定性的作用，并且提高 了生