离子膜法烧碱电解进槽精制盐水及整流控制系统优化.pdf
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1、工艺与设备化 工 设 计 通 讯Technology and EquipmentChemical Engineering Design Communications 75第49卷第7期2023年7月福建省东南电化股份有限公司采用离子膜法生产烧碱,早期烧碱工艺中,电解工序的负荷升降都是通过手动调节盐水流量,再手动调整整流器电流负载,无配套的复杂控制回路,并且对压力、压差、流量等工艺要求较高,仅依靠人工手动操作很难保证工艺长周期稳定运行,容易工艺波动,影响电解槽的使用寿命,容易造成设备损坏。在此条件下,利用公司已有的 DCS 控制设备,通过消化工艺操作条件,实现了电解槽升降电流过程的自动控制。1
2、电解工艺流程盐水的二次精制:来自一次盐水工序合格的一次精制盐水经换热器加热至(605)后,进入螯合树脂塔和树脂发生离子交换反应,除去微量的 Ca2+、Mg2+,得到 Ca2+、Mg2+含量小于20 109的二次精盐水。自流进入精盐水槽,由精盐水泵输送到电解槽进行电解。电解单元:离子膜电解槽通入直流电电解精制盐水发生以下化学反应产生烧碱、氢气和氯气。NaClH2O1/2Cl21/2H2NaOH阳极液系统。精盐水泵送来的二次精制盐水经流量指示控制报警系统控制一定的流量,与循环淡盐水混合后,加入18%高纯盐酸以保证氯气中氧含量符合设计规格,最终进入各电解槽的阳极室进行电解。在电解槽阳极室生成的淡盐水
3、流进阳极液槽,淡盐水进入阳极液槽前加入盐酸使其 pH 维持在1.652.5,经阳极液循环泵加压后分成两部分,一部分进入电解槽循环,另一部分送往脱氯工序,脱氯单元分成两股水分别进脱氯塔进行脱氯及进入氯酸盐分解槽进行分解。阳极室生成的氯气经调控送往氯气处理工序。阴极液系统。电槽阴极室产生的碱液流入阴极液槽后在阴极液循环泵出口处分为三部分。一部分碱液加入脱盐水控制碱液浓度在合适范围,经阴极液换热器调控温度后循环回到电解槽;一部分的成品碱未经冷却器直接送往蒸发工序进行生产50%烧碱;另一部分送至电解自用碱或成品碱冷却器冷却到40以下送至碱液罐区。电解槽补纯水由二次盐水的纯水泵、蒸发工序的工艺冷凝液供给
4、。电解槽阴极室生成的氢气经氯氢压差控制阀自动调节氢气压力送往氢处理工序。超压时通过氯氢压差控制阀经氢气烟囱放空从而稳定系统内氢气压力。流程简图如图1所示。摘要:以离子膜法烧碱生产工艺为研究对象,介绍了福建省东南电化股份有限公司烧碱电解工序精制盐水及整流复杂控制在 DCS 系统上的运用,简述了该控制系统的硬件系统及软件系统的实现。经过实践论证,实现进入电解槽精制盐水与整流器输出电流的随动控制关系,在操作画面输入最终的目标电流值后,整流器和盐水流量将自动实时满足工艺操作要求,降低操作人员的劳动强度,克服了手动操作失误的可能,增强了装置的安全性。关键词:电解;复杂控制;串级控制;组态中图分类号:TQ
5、050.7文献标志码:A文章编号:10036490(2023)07007504Optimization of Brine Refining and Rectification Control System for Ion-exchange Membrane Caustic Soda ElectrolysisZheng Li-qunAbstract:Taking the production process of ionic membrane caustic soda as the research object,the application of refined brine and rect
6、ification complex control in the caustic soda electrolysis process of Fujian Southeast Electrochemical Co.,Ltd.on the DCS system is introduced.The hardware and software implementation of the control system are briefly described.After practical demonstration,the follow-up control relationship between
7、 the refinedbrineenteringtheelectrolysistankandtheoutputcurrentoftherectifierhasbeenachieved.Afterinputtingthefinaltargetcurrentvalueintheoperationscreen,therectifierandbrineflowratewillautomaticallymeettheprocessoperation requirements in real time,reducing the labor intensity of electrolysis proces
8、s operators,overcoming the possibility of manual operation errors,and enhancing the safety of the device.Keywords:electrolysis;complexcontrol;cascadecontrol;configuration离子膜法烧碱电解进槽精制盐水及整流控制系统优化郑立群(福建省东南电化股份有限公司,福建福州 350300)收稿日期:20230423作者简介:郑立群(1990),男,福建莆田人,工程师,主要研究方向为仪表自动化在化工生产方面的运用。工艺与设备化 工 设 计 通
9、 讯Technology and EquipmentChemical Engineering Design Communications76 第49卷第7期2023年7月氢气至氢处理氯气至氯处理18%盐酸二次盐水一次精制盐水一次盐水化盐及脱销脱氯塔21/22T1601氯水槽21/22V1602氯酸盐分解槽21/22V1606阳极液槽21/22V2001螯合树脂塔21/22T1501电解槽21/22R2001-0104阴极液槽21/22V200221/22E200130.5%循环碱液纯水21/22E2003冷却后去往罐区21/22E1606去往高浓碱21/22E1401循环淡盐水去氯气总管加热至
10、6018%盐酸图1 电解工艺流程简图2 电解进槽精制盐水及整流控制现状电解槽进槽精制盐水流量的控制是定值控制系统,在生产过程中,要求该流量保持在一个生产指标上不变。投入 AUTO 模式后,工艺人员确定好一个流量指标(该数值通过公式进行计算,以盐水浓度为310 g/L 为例系数为0.01315,回路单元槽数量为196,这两个数值与当前该回路电流数值相乘即为当前流量指标),控制回路开始执行,该指标与当前流量形成一个偏差,通过 PID 模块进行计算,形成相应流量阀门的开度变化数值,并传输至阀门定位器执行该开度变化数值的实现,继而实际流量发生改变,系统重复执行上述过程,直至实际流量与目标流量相等。因为
11、生产过程中的各种扰动以及阀门执行过程中的误差等原因,导致实际流量与目标流量并不能完全相等,则上述过程会循环往复的执行,故实际流量会在目标流量上下进行工艺允许误差内的波动。进槽精制盐水单回路调节控制程序画面如图2(左)所示。图2 进槽精制盐水单回路调节控制程序画面(左)电解整流器后台升降电流操作画面(右)整流后台操作需要一人操作,一人监护,在收到调度指令后,根据调度指令在“输出电流设定值”输入电流值(电流单位为:A);下一步核实“输出电流设定值”是否与调度指令一样,确认无误后点击右侧“确定”按钮;紧接着核实“输出电流返回值”是否与“设定值”一样,是否与调度指令一样;核实上方“直流电流”表框内电流
12、值是否随着输入电流值开始“上升”或“下降”电流;若发现输入电流值与调度指令不一致,立即在“输出电流设定值”输入正确电流值,核对无误后,点击“确定”按钮,并重新核实“输出电流返回值”是否与“设定值”一样;是否与调度指令一样。电解槽升电流过程的速率是有要求的,前期以1 kA/min 的速度逐步增加电流负载,将电流升至1 kA,确认电解工序各系统处于正常状态,整流器及极化整流器运行正常。中期再以1 kA/min 的速度逐步增加电流负载,电流升至3 kA;后期以0.31 kA/min的速度逐步增加电流负载直至目标电流负载。电解整流后台操作画面如图2(右)所示。3 电解进槽精制盐水及整流控制改造方案3.
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