精萘提纯过程控制系统.pdf

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1、５３４化工自动化及仪表第４４卷精萘提纯过程控制系统史运涛张圆（北方工业大学现场总线技术及自动化重点实验室）摘要利用Ｓｔｅｐ７Ｖ５．０和ＷｉｎＣＣＶ６．２系统，设计并实现了一个复杂精萘提纯的生产过程控制和监控系统。阐述了系统工艺流程、硬件配置、控制方案设计、软件实现及其特点。控制系统主要是利用静态矩阵和动态矩阵来调用参数，实现多级控制。该方案可使萘的纯度达到９９．８％。关键词过程控制系统精萘提纯静态矩阵动态矩阵Ｓｔｅｐ７Ｖ５．０ＷｉｎＣＣＶ６．２中图分类号ＴＨ８６５文献标识码Ｂ文章编号１０００３９３２（２０１７）０６０５３４０５萘作为多环芳烃在精细化工中有着不可取代产的纯度大于

2、９５％的工业萘为原料，其中杂质主的独特作用，主要用于生产日用品、燃料及医药要是萘的伴生物———硫茚，二者沸点仅相差２℃。等，例如鞣革剂、香料、植物保护剂及橡胶防老化采用精馏技术难以分离，因此当前工业界采用独剂等。本控制系统以工业萘为原料，采用独特的特的降膜结晶分离，对工业萘精制主要集中考察降膜结晶技术制备精萘。此工艺具有操作简单、硫茚在结晶过程中生成的固相与液相之间的分能耗低、不需要溶剂及三废排放少等优点，结晶温配。萘－硫茚物系为双组元固体溶液型，当熔体度为７８℃，精萘纯度高达９９．８％。被冷却到固液两相区，所析出的晶体中萘含量比１工艺流程和设备简介液相的大。若温度降至固相线以下，

3、熔体将全部工艺采用独特的降膜结晶技术，降膜结晶分结晶析出。实际操作中所能达到的晶体纯度与热离过程主要经降膜结晶、部分熔融（“发汗”）和熔历程密切相关，即与过程温度变化及其发展直接化３个步骤完成。其工艺流程如图１所示。相关。本控制系统采用七级结晶提纯，可制备得降膜结晶。控制系统原料以山东某化工厂生到高纯度的最终产品。图１降膜结晶分离系统工艺流程作者简介：史运涛（１９７５），教授，从事随机混杂系统的故障诊断与容错控制，风力发电系统故障诊断与容错控制，钢铁行业、有色冶金行业复杂工业过程的建模、仿真与优化控制的研究。联系人：张圆（１９９３），硕士研究生，从事随机混杂系统的故障诊断与容错

4、控制，风力发电系统故障诊断与容错控制，工业过程控制的研究，ｃｌａｉｒｅ０５１２＠ｑｑ．ｃｏｍ。第６期史运涛等．精萘提纯过程控制系统５３５部分熔融（“发汗”）。结晶过程中，在晶体层ＩＭ１５３２（ＩＭ）、数字量和模拟量数字采集控制模间不可避免地会有一些杂质含量较高而熔点较低块（ＳＭ）组成，它们统一安装在同一导轨上。模拟的溶液被结晶出来，导致晶体的纯度降低。对晶量输入模块为本安型６ＥＳ７３３１７ＲＤ０００ＡＢ０、模层缓缓加热，晶层受热后部分熔化进行“发汗”，拟量输出模块为本安型６ＥＳ７３３２５ＲＤ０００ＡＢ０、熔化“汗液”中的萘与硫茚重新分配和富集。由数字量输入模块为６ＥＳ７３

5、２１１ＢＬ０００ＡＡ０、数字量于“汗液”中包含有更多的杂质，“汗液”在传热和输出模块为６ＥＳ７３２２１ＢＬ０００ＡＡ０。自动化站的结传质推动下逐步向晶层外排出，使晶层中的萘含构如图３所示。［１］量得以提高。“发汗”是晶层提纯的有效方法。熔化。将换热介质的温度升高，使晶层加热到熔点以上直到全部熔化。回收提纯后的物料有效地强化了萘熔体传热和传质过程，极大地提高了萘的纯度。精萘提纯系统主要的控制设备包括储罐、泵、电磁阀、调节阀、液位传感器、压力传感器、温度传感器和流量传感器。２控制系统的硬件组成ＡＳ站（ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＳｔａｔｉｏｎ）和ＯＳ站（Ｏｐｅｒａ图３自动化站结构ｔｉｏｎＳｔ

6、ａｔｉｏｎ）构成两级集散控制系统，其结构如图２所示。ＡＳ站的控制器是Ｓ７３１５ＰＬＣ，负责现场开关量输入点有６２个，开关量输出点有４３数据采集、预处理和过程控制。ＯＳ站负责向上位个，模拟量输入点有６０个，模拟量输出点有１９机传送数据等并负责全系统的监视、操作、管理和个，共计１８４个。因此又扩展了３个ＥＴ２００Ｍ分信息综合［２］。布式Ｉ／Ｏ站，通过ＩＭ１５２１接口模块分别与ＡＳ站上的ＤＰ口相连接，构成了Ｐｒｏｆｉｂｕｓ主从网络。２．２ＯＳ站硬件配置按集中管理、集中显示、分散控制的思想，系统设有一个工程师和一个操作员监控站，选用西门子工控机ＰＣＲＩ４５ＩｎｔｅｌＰＩＩＩ（主频７００

7、Ｈｚ，内存５１２ＭＢｙｔｅ）加三星２２寸彩色显示器。系统的网络结构如图４所示。工程师站和操作员站通过ＣＰ５６１１接口卡连接。ＯＳ站和ＡＳ站之间的通信是通过安装在ＡＳ站导轨上的ＣＰＵ和通信模块ＣＰ３４３５（６ＧＫ７３４３５ＦＡ０００ＸＥ０），把数据传送到ＯＳ站的ＣＰ５６１１卡上。Ｐｒｏｆｉｂｕｓ电缆两头各有一个ＰｒｏｆｉｂｕｓＤＰ连接器，一个连接器插在通信模块ＣＰ３４３５的接口上，另一个插在ＣＰ５６１１卡的接图２控制系统结构２．１ＡＳ站硬件配置从工艺要求、系统测量