离子膜烧碱一次盐水自控系统.pdf

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1、第3期何涛等．离子膜烧碱一次盐水自控系统离子膜烧碱一次盐水自控系统何涛1戴晓峰2(1．湖南省化工职业技术学院自动化系，湖南株洲412004；2．北京石油化工工程有限公司，北京100070)摘要介绍离子膜烧碱一次盐水生产的工艺流程、设备、生产原料和反应机理。并采用DCS设计其自控系统，主要介绍4个简单回路和一个复杂回路的设计方案。关键词DCS一次盐水自控系统工艺流程回路设计方案中圈分类号TH862+．6文献标识码B文章编号1000—3932(2013)03-0409-03烧碱的生产有隔膜法、水银法和离子膜法。无论在技术的先进性和工艺的优越性，还是在产品质量及节约能源等方面，均以离子膜法占优。在

2、这项技术中，盐水质量是其生产工艺和保证产品质量的关键，它对离子膜的寿命有着重要的影响，一次盐水的精制又是影响整个盐水质量的关键。因此，对于离子膜法烧碱生产过程，一次盐水自控系统的设计就显得非常重要。在此，笔者首先介绍离子膜烧碱一次盐水生产工艺流程、设备、原料和反应机理，然后给出其DCS自控系统的4个简单回路和一个复杂回路的设计方案。1工艺流程将离子膜系统返回的脱氯淡盐水、回收盐水、蒸发冷凝水以及澄清桶内除去硫酸根后的回收淡盐水等，收集在配水罐中，*l,JJn适量的工业水和空气后由蒸汽搅拌均匀，搅拌均匀的化盐水用给料泵送入化盐桶；按工艺要求，从化盐桶出来的粗盐水流入前折流槽，在此加入30％的氢

3、氧化钠溶液和次氯酸钠溶液。在前反应罐内，粗盐水中的镁离子与氢氧化钠充分反应生成氢氧化镁沉淀物，菌藻类及腐殖酸等有机物则被次氯酸钠氧化分解为小分子有机物；然后用加压泵将前反应罐内的粗盐水送出，在气水混合器中与空气混合后进人加压溶气罐，使空气与盐水进行充分混合，溶解了空气的粗盐水流经文丘里混合器时减压，并在其进口加入三氯化铁溶液，再进入预处理器；经过预处理器的盐水进入后反应罐，并加入碳酸钠溶液，使盐水中的钙离子与加入的碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀；充分反应后的盐水进入中间槽，加入亚硫酸钠溶液除去盐水中的游离氯，再由过滤器进液泵打人凯膜过滤器进行过滤；过滤后的精盐水进人后折流槽，并加入盐酸中和过量的氢

4、氧化钠，这样就得到了合格的一次精盐水。接着进入精盐水罐，由过滤精盐水泵输送到离子膜烧碱的二次盐水精制工序。而盐泥池中的盐泥，由泵打人板框压滤机脱水，滤饼用车运出厂区外，滤液流入滤液池，用滤液泵送回配水罐。其工艺流程简图如图1所示。原盐30射啪HNa00压缩空气Il竺型．盐I酸亚硫酸钠碳酸钠l文丘里混合器IJJ——]一磊五磊函耳’4三而忑西同I垫望垫图1离子膜烧碱一次盐水精制工艺简图一次盐水精制是整个盐水精制工序的关键，因而对于它的工艺参数控制指标是非常的苛刻，具体如下：氯化钠质量分数不低于305．09／L氢氧化钠质量分数0．10～0．509／L碳酸钠质量分数0．20—0．459／L钙、镁离子

5、质量分数之和不高于5¨g／LSS质量分数不高于1we,／'LpH值8—11收稿日期：2012-10—18(修改稿)410化工自动化及仪表第40卷温度55—60℃2自控方案2．1化盐桶的温度控制由于氯化钠的溶解度对温度比较敏感，受温度影响易结晶，故需对化盐桶温度进行控制。该系统采用前馈一反馈调节方式来实现，操作变量选择蒸汽流量。从维护产品质量和生产安全考虑，在信号中断的情况下，阀门应该是打开的，所以应选气关阀。当化盐桶的温度降低或升高时，控制器将调节控制阀开大或关小，使温度达到要求值。当流量增加时，温度是上升的。根据负反馈原则，控制器是正作用。由于温度测量存在较大的滞后，所以系统选用蒸汽流量构

6、成前馈系统，当蒸汽流量产生波动影响温度时，能及时有效地给控制器一个信号，从而减少温度直接测量带来的系统滞后，提高了控制精度，前馈和反馈系统是通过DCS软连接实现的。化盐桶温度控制TICl201回路如图2所示。些些A图2化盐桶温度控制TICl201回路2．2加压溶气罐的液位调节加压溶气罐的液位调节LICl05回路(图3)是对加压溶气罐的液位进行调节的。加压溶气罐的液位关系到溶解在盐水中的空气量，而空气量又与预处理器中氢氧化镁的分离作用有直接联系，氢氧化镁的量又对盐水的质量有直接影响。因此需要对加压溶气罐的液位进行调节。操作变量是加压溶气罐的进口流量。对液位的调节是通过变频器来调节加压泵的转速来

7、实现的。从安全方面考虑，在信号中断时应停止进水，所以变频器的等效阀增益为负。当流量增加时液位是上升的，所以被控对象的增益为正。根据负反馈原则，控制器为正作用。L11205-L上：叫AIA0l～5V4—20mA瓜陶匡型翌到控制室现场．广五=]图3加压溶气罐液位调节LICl205回路2．3后折流槽pH值调节精盐水的pH值是一个重要的质量指标，关系到二次盐水的质量。在后折流槽中，用盐酸来中和过量的氢氧化钠，使盐水的