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      2019中國智能制造發展論壇 菲尼克斯電氣Radioline無線系統
      DCS

      Winmation DCS在1,4丁二醇項目中的應用

        2018年03月07日  

        一、 項目背景

        Winmation可為煤化工行業提供完備的解決方案。1,4-丁二醇項目是國內目前投產最大BDO生產裝置。Winmation負責該項目裝置控制系統(DCS)部分的設計及實施,憑借高品質,高性能的產品以及高效優質的服務,Winmation成功完成了項目的設計及實施,系統投運后平穩可靠,贏得了用戶認可和一致好評。

        二、項目配置

        該項目采用Winmation Highlight 高性能控制系統,項目采用交換機組成冗余光纖環網,并配置環間冗余耦合,整個項目配置圖及網絡結構如下

       

        三、工藝介紹

        Reppe法生產BDO工藝主要分為兩步,第一步為炔化反應生成丁炔二醇,該生產的流程如下:

        由乙炔發生工段產生的粗乙炔首先經過乙炔清凈裝置,除去乙炔氣中的雜質(磷化氫,硫化氫)等,以防止炔化催化劑中毒。粗乙炔首先經乙炔入口壓縮機進行乙炔加壓,然后進入水洗塔中,水洗后進入硫酸塔,硫酸濃度為89%左右,主要除去磷化氫,硫化氫,酸洗后,乙炔氣流入堿塔,堿液為1.5-4.5%NaOH溶液,堿洗進一步脫除乙炔中的硫化氫和氣體中的酸霧。

        炔化反應是乙炔氣和甲醛水溶液(45%甲醛溶液)在粉末狀的銅-鉍催化劑的作用下,在三級連續攪動的反應器中反應生成丁炔二醇(BYD),反應后的甲醛濃度降至0.7%左右,從反應器中采出的產品中含有BYD,甲醇,丙炔醇等水溶液依次通過丁炔二醇汽提塔,甲醛氣提塔,甲醇塔,丙炔醇塔將其分離。

        第二步為丁炔二醇加氫反應及BDO精餾,該流程如下:

       

        含量35%的BYD軟化水溶液與用鉬處理的鎳催化劑在催化劑漿液槽中攪拌混合成漿液由低壓加氫泵輸送至六個低壓加氫反應器,氫氣和BYD在反應器中充分接觸,還原反應發生在鎳催化劑的表面,加氫反應使BYD轉化生成BDO產品,該反應為放熱反應,通過內置盤管通入循環冷卻水使反應溫度控制在55-65度,氫氣壓力保持在1.8-2.1Mpa,低壓加氫能使BYD轉化成BDO的轉化率達到90-95%,進一步在高壓加氫反應器(15-20MPa)中反應后進入BDO精餾單元,進入精餾單元的的丁二醇為含水65%的丁二醇水溶液及來自反應的雜質(包括輕,重組分)。因此,丁二醇精餾的主要作用是從有機雜質中分離所需的1,4丁二醇,并回收副產品。

        四、控制方案

        1.乙炔氣自動補氮控制

        如圖,在乙炔凈化工段,要保持乙炔氣在一定的壓力,當乙炔壓力低時,乙炔氣中進入空氣會對后續的反應安全及催化劑造成影響,所以當乙炔氣壓力低于低低限時需要打開氮氣進氣閥門,關閉排空閥給乙炔氣增壓,當壓力高于設定值時,關閉氮氣進氣閥,打開排空閥,進入正常反應,畫面上設置一個聯鎖投入開關,當聯鎖開關投入時,程序自動控制補壓程序,當聯鎖開關切除時,操作員需手動控制閥門以保持乙炔氣壓力。

        2.炔化反應器溫度控制

        正常反應時,炔化反應器的溫度必須穩定在工藝要求在范圍內,反應器的溫度穩定對丁炔二醇的生成特別重要,項目中采用串級加分程的方式控制反應器的溫度,反應器的溫度控制作為主環,夾套溫度控制作為副環,副環的控制輸出通過分程曲線控制兩個閥門,兩個閥門為一個熱水閥,一個冷水閥,其控制程序如下:

       

        3.濃縮過濾器及采出控制

        濃縮過濾器將丁炔二醇和催化劑漿液分離,正常生產時要求丁炔二醇和催化劑漿液的流量滿足一定的比例,方案中通過丁炔二醇的流量乘以比值系數作為催化劑漿液流量的設定值,濃縮過濾器是非常關鍵的設備,設備保護聯鎖,例如轉速保護,溫度壓力保護等需要在DCS上實現。

        4 加氫反應聯鎖控制

        902工段加氫反應是高溫高壓反應,為保證系統安全運行,工藝聯鎖比較復雜,Winmation不但根據工藝包為用戶設計了完善的聯鎖程序,而且為用戶設計了非常人性化的流程圖畫面,在流程畫面上用戶可以清楚的看到聯鎖原理,可以看到聯鎖條件的變化并可以方便的進行聯鎖的相關操作,具體聯鎖圖如下:

       

        5. 甲醛裝置

        該項中甲醛生產采用瑞典Perstorp Formox生產工藝,該工藝非常成熟,其設計自動化程度很高,所以程序聯鎖比較復雜,復雜回路較多。工藝聯鎖主要包括風機聯鎖,甲醇加料聯鎖,安全系統聯鎖及尾氣處理聯鎖。復雜回路主要包括甲醇進料閥與氧氣含量的聯鎖控制,甲醛采出的濃度控制,甲醇氧化塔頂壓力與反應器溫度曲線控制及反應器溫度聯鎖條件計算等。甲醛風機是甲醛生產中空氣供給及工藝氣循環的重要設備,共有四臺風機,兩臺加壓風機,兩臺循環風機,甲醛風機聯鎖主要分為兩部分,第一部分為風機設備聯鎖,當風機的轉子溫度高,軸承溫度高,循環油泵停止時,需要停止風機,第二部分為工藝聯鎖,當吸收塔的溫度高,反應器的溫度高,尾氣處理溫度高,安全系統聯鎖動作等需要停止風機,當有任意一臺風機停止時需要停止所有風機,由于風機聯鎖條件很多,所有聯鎖條件需要做首觸,首觸條件要在畫面上顯示,便于工作人員判斷聯鎖條件,其聯鎖邏輯圖如下

        五. 第三方設備集成及工廠信息系統解決方案。

        在大型化工裝置中,大量的第三方設備數據需要進入DCS進行統一管理,Winmation Highlight 控制系統提供廣泛的通訊協議支持,系統支持常用的Modbus , Profibus, Hart,Can等常用總線協議,在該項目中Highlight 系統通過Modbus 及Profibus協議集成了總共12個第三方設備,其中包括脫離子單元、ESD、多路溫度轉換器、空壓站、氮壓站、原水站、冷凍站等設備。Winmation為用戶提供完整的工廠信息解決方案,系統通過OPC Sever 以以太網方式將數據傳輸至Winmation數據管理系統WINMAS軟件,WINMAS軟件可以通過WEB方式發布數據和流程圖,管理層可以通過IE瀏覽器瀏覽工廠生產相關數據。

        該項目的成功實施是Winmation秉持深植中國 共贏未來的理念,致力于為用戶提供最理想的控制系統,最完善的解決方案的又一個重要體現。Winmation將憑借雄厚實力繼續為中國客戶在實現智慧、綠色、安全的可持續發展進程中提供全方位的支持。

        本文第一作者:劉國民,現為ABB Winmation工程部項目工程師。

      標簽:Winmation Highlight 高性能控制系統我要反饋
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