1、雙氧水生產過程的解決方案一、概述雙氧水又稱過氧化氫，是一種重要的無機化工產品，在紡織、造紙、化工、輕工、醫藥、電子、食品、環保等領域應用廣泛。工業級過氧化氫在常溫下能緩慢分解，當溫度升高或紫外線照射時，分解速度加快，遇到灰塵、重金屬離子或堿性物質時，發生劇烈分解，放出大量氧和熱，嚴重時會發生爆炸。過氧化氫具有較強的氧化能力，可與各類還原性物質發生反應，且制備無機過氧化物、有機過氧化物的原料。由于其優良的氧化性能，雙氧水在堿性條件下能破壞有機色素分子中的共軛體系而消色，因此被廣泛地用作紡織、造紙等行業的漂白劑。目前我國雙氧水產品分工業級、試劑級、醫藥級和電子級，濃度有27.5%、35%、50%和

2、70%等多種規格。目前我國雙氧水生產方法有蒽醌法和電解法兩種。1986年以前電解法是我國雙氧水生產的主要方法，由于其需要消耗大量的電力，成本提高，不適于大規模生產，已逐漸被淘汰，但電解法生產的雙氧水品質最高，可精制成高濃度產品，適用于食品、醫藥等行業。蒽醌法比電解法優越，具有技術先進、自動化程度高、生產能力大、成本和能耗低以及“三廢”易治理等多種優點。1987年以后，采用蒽醌法的雙氧水產最就已超過電解法的產量。蒽醌法根據使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過氫化、氧化、萃取、再生、凈化等一系列過程，兩者最大的區別在于前者使用的是鎳催化劑懸浮床氫化器，后者使用的

3、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、氫化設備簡單、催化劑使用壽命長、安全可靠、操作方便等優點，因此具有更強的競爭力。截止1999年底，國內有51個雙氧水生產企業，大約66套生產裝置，基本上是蒽醌法生產裝置，其中鈀催化劑固定床氫化工藝是最主要的生產工藝。雙氧水生產發展相當迅速，而且趨于向大規模、高技術、自動化控制方向發展。其中DCS集散控制系統在其中的應用變得越來越廣泛和重要。二、系統工藝流程雙氧水的生產過程包含五個工序：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：氫化工序把蒽醌轉化蒽氫醌或四氫化蒽醌。氧化工序用空氣中的氧直接氧化蒽氫醌和四氫化蒽氫醌，

4、并轉化為蒽醌、四氫化蒽醌，同時生成雙氧水。萃取的作用是用無離子水從氧化液中萃取回收雙氧水，生產一定濃度的雙氧水溶液，該溶液再經過凈化處理后，不僅降低有機碳的含量，而且生產27.535%的產品出售市場。萃取的萃余液經過后處理再生處理后進入下一個使用循環過程。其生產過程如下圖所示：三、控制方案根據雙氧水的生產工藝過程，控制系統實現如下功能：1、實現各個單元操作的集中監控，包括：溫度、壓力、流量、液位等物理量的監測與控制。動態參數檢測、控制必須準確、可靠。2、必要的遙控措施,對突發事件如停電等，系統應采取相應的保護措施，確保在緊急情況下或需要的時候對一些關鍵的控制點（閥門、馬達等）實施遙控。3、配置

5、必要的報警和聯鎖。4、重要參數的記錄和方便地查閱其實時趨勢和歷史趨勢。5、可隨時監測有關單元的有關參數或重要設備的運行情況。6、控制系統操作簡單，參數設置、調整方便，便于操作，人性化的操作界面。7、操作員站顯示整個生產工藝流程，修改和打印各種有關參數。在雙氧水生產裝置中幾種典型的控制策略組態：、氫化塔壓力最大值與進氣流量串級調節控制策略組態：如圖所示，PIC102、PIC103、PIC104分別為氫化塔上、中、下塔塔頂壓力，工藝操作過程為每兩節塔串聯使用，要求三節塔的壓力最大值與進氫化塔氫氣流量FT101串聯調節。針對工藝的特點，引入MAX功能模塊，利用DCS所提供的功能模塊軟連接等優點，這樣

6、很容易實現在不同情況下對調節閥FN101的控制。、萃取塔界面液位與進水流量串級調節控制策略組態：在本裝置中投運了串級調節系統，在組態中運用DCS軟連接的優點，使手動自動串級自由切換，開車時運用單回路調節，生產穩定后操作工可以很容易切換為串級調節，在操作站操作MANAUTOCAS，方便地將軟連接切換，調節質量高，操作簡單，組態方案如下圖：、參數累積、溫度壓力補償計算：如蒸汽流量，應考須需要要求進行累積,在組態時加入模塊“STAT ”累積計算模塊；空氣流量，測量用孔板，因此應用DCS軟連接引入壓力補償（溫度較穩定）。、閥位設置：因工藝安全需要，調節閥有氣開式和氣閉式，使用時發現，操作工和儀表工必須

7、要清楚每臺閥門作用方式氣開或氣閉，才能進行手動操作的設置，這給操作增加了難度，后來在控制組態中引入而在INV功能塊，如FN401閥門為氣閉式。 加入INV功能塊，寫入表達式，OP=100PID2.OP氣閉式閥門100%輸出信號時，閥位全關，組態后在操作上與氣開式閥門相同，操作信號為0%時為全關，100%時為全開，使操作方便簡單，同時調節的正反作用設置也無須考慮閥門的正反作用，又能保證系統在氣源故障時在安全閥位。同時利用功能塊設置停車操作按鈕，在電源設備突發事故時，操作工只要點擊停車按鈕，所有調節閥將按工藝要求設置的安全閥位上，保障生產安全。而且當控制點為回路故障，如現場變送器故障、線路斷路時，

8、提供了安全保障，可設置控制輸出進行保持、全開輸出、全關輸出、安全值輸出等；而且可設置對過程變化異常的報警；對控制輸出的微小抖動的限制，從而可以消除調節閥在一個位置上的劇烈抖動，提高控制品質，延長調節閥的壽命。四、系統配置根據雙氧水的生產工藝和控制方案的要求，我們為此配置安全可靠的SunyTDCS9200集散控制系統來監督、控制和優化。SunyTDCS9200集散控制系統實現過程控制、邏輯控制、順序控制等功能；具有模塊化柔性設計；提供開放數據接口、現場總線與互聯網接入；順應時代發展潮流，吸收最新電子技術、網絡技術、控制技術，具有可靠性高、系統開放、構成靈活、界面友好、功能強大、維護簡便的特點。1

9、、系統結構如下圖所示：2、系統控制檢測點：本系統溫度、液位等模擬量檢測點較多，大約是：熱電阻39個，420mA模擬量輸入98個，420mA模擬量輸出 48個,控制回路48個，開關量輸入26個。3、系統的硬件配置：在系統硬件配置時要縱覽全局,從滿足生產過程對控制的要求，現場變送器和執行機構等部件特點,傳輸信號電纜和DCS輸入/輸出模板等方面全面考慮，從工藝的合理性、投資的經濟性、運行的可靠性、維修的方便性等進行綜合分析。3.1冗余的系統服務器/操作站，配置1臺工程師站和1臺操作站，并預留PC接口，滿足了系統的操作需要，在工程師站上安裝操作站軟件，系統運行時可作為一臺操作站使用，系統開車時2個操作

10、站同時參與操作。3.2冗余的高性能控制模板，兩個控制模板之間熱備份，同時接受網絡數據，其中之一的控制器發生故障，備份控制器自動進入工作狀態。完成調節控制、數據處理、邏輯聯鎖、設備控制等功能。3.3冗余的以太網和控制網，系統配置了2條網絡，監控層要求開放。數據通訊系統是將分散處理單元、輸入/輸出處理系統及工程師站和操作站聯接起來，以保證可靠和高效的系統通訊。因此采用冗余的以態網配置，通訊協議為TCP/IP標準協議，控制網要求安全。3.4在I/O模塊配置上，采用預留出大于15%的擴展空間，模塊的類型盡量少，整個系統僅有3種I/O模塊，從而減少了備件的種類和費用。3.5所有電源設備和部件冗余。3.6

11、系統配置表：型號規格名稱單位數量一、控制軟件部分ST9432SunyTech系統軟件包（2048點開發運行版）套1ST9435SunyTech系統軟件包（2048點運行版）套1ST9441Windows2000 Professional操作系統（授權版）套2二、操作站和工程師部分ST961221”工程師站/操作員站（主流配置）（含操作臺/主機/顯示器/通訊模板/鍵盤）套2ST9603打印機平臺套1ST9662激光打印機 A4 （黑白）臺1三、現場控制站ST9002標準機柜（2米）臺2ST9004通訊電纜套1ST9005機柜內附件套2ST91116U工業標準機籠臺2ST9121總線底板塊2ST9

12、132電源組件塊4ST9133散熱組件塊2ST913424VDC電源組件塊2ST9161控制模板塊2ST927116-32路萬能調理模板塊15ST9315單路全隔離萬能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通用型轉接端子板塊27ST917316路開關量輸入轉接端子板塊24、系統功能：4.1工程師站功能4.1.1用于程序開發、系統診斷、控制系統組態、數據庫和畫面的編輯及修改。生成任何顯示畫面和趨勢圖等,能調出系統中任一已定義的系統顯示畫面進行修改等工作。4.1.3通過通訊總線，可調出系統內任一分散處理單元的

13、系統組態信息和有關數據?？蓪⒔M態數據從工程師站上下載到各個分散單元的控制站。此外，重新組態的數據被確認后，系統能自動刷新其內存。4.1.4具有離線和在線全代碼下載功能，不影響專置安全正常運轉，可以在線加入或摘除網絡設備而不影響其它網絡設備正常運轉。4.1.5具有對DCS系統的運行狀態進行監控的功能。包括對各控制站的運行狀態、各操作站的運行狀態、各級網絡通訊狀態等方面的監控。4.1.6具有在線組態功能。如：量程上下限的改變、控制參數的調整等。4.1.7具有在線顯示組態圖上所有輸入/輸出、中間量的數值。4.1.8工程師站設置操作保護密碼，以防擅自改變控制策略、應用程序、系統數據庫。4.2操作員站功能操作站是人機對話的界面，幾乎所有的控制指令和狀態參數都在此交換。在操作站上可以分別顯示各個流程圖上現場的各種工藝參數，控制驅動裝置、