離子膜燒堿生產(chǎn)過程控制方案

1、離子膜燒堿生產(chǎn)過程控制方案一、離子膜燒堿工藝簡(jiǎn)介離子膜制堿生產(chǎn)主要包括鹽水精制、電解、脫氯和蒸發(fā)四部分。鹽水精制：通過化學(xué)處理方法制備的一次精制鹽水經(jīng)過碳素管過濾器再次脫除鹽水中所含的固體懸浮物，送人離子交換塔進(jìn)一步脫除鹽水中的多價(jià)陽離子制成二次精制鹽水。電解：可劃分為3個(gè)部分：陽極液循環(huán)部分、陰極液循環(huán)部分、電解部分，陽極液循環(huán)將二次精制鹽水加酸后連續(xù)不斷送人電解槽用以保持電解鹽水的濃度，同時(shí)將電解生產(chǎn)出來的氯氣送到下游工序；陰極液循環(huán)將保持恒定濃度的成品堿送至貯槽，并將電解生產(chǎn)的H2送至下游工序。脫氯：電解后的淡鹽水送至脫氯工序脫除游離氯后送化鹽工序。蒸發(fā)：將從金屬陽極電解槽出來的電解液經(jīng)

2、若干蒸發(fā)器的蒸發(fā)和若干個(gè)旋液分離器的分離除鹽，使之含堿提高到30（或42）、含鹽5（或2）左右。其目的一是增濃，二是除鹽。二、主要控制方案（一）鹽水精制工段控制：精制鹽水工藝流程如下：1 鰲合離子交換樹脂塔的順序控制 離子膜交換塔為離子膜法制堿生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，由于對(duì)二次精制鹽水要求較高，達(dá)不到要求的二次鹽水將會(huì)對(duì)電解槽中的離子膜產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響，甚至無法生產(chǎn)。一般生產(chǎn)裝置中設(shè)有離子交換塔兩臺(tái)，平時(shí)除再生期間外兩塔串聯(lián)使用，第一塔幾乎脫除了全部的多價(jià)金屬陽離子，第二塔作為保護(hù)塔運(yùn)行，根據(jù)一定的條件當(dāng)?shù)谝凰枰偕鷷r(shí)，第二塔單獨(dú)運(yùn)行，第一塔經(jīng)過反洗、洗凈I、鹽酸再生、洗凈II、堿液再生、洗凈II

3、I、鹽水置換、等待幾個(gè)步驟完成樹脂的再生后，當(dāng)作第二塔串聯(lián)使用.離子交換塔的交換和再生是按照預(yù)定的時(shí)間表自動(dòng)進(jìn)行。其順控原理圖如下：（二）電解工段控制1、燒堿濃度PID控制 用無離子水加入陰極液循環(huán)槽來保持生產(chǎn)的離子膜堿濃度恒定，可以用燒堿的濃度PID控制回路為主調(diào)節(jié)回路，用無離子水流量的PID調(diào)節(jié)回路為副調(diào)節(jié)回路構(gòu)成串級(jí)調(diào)節(jié)，它能克服因無離子水流量和壓力的不穩(wěn)而產(chǎn)生的干擾。調(diào)節(jié)回路如下：2、氯氫壓力雙閉環(huán)比值調(diào)節(jié)系統(tǒng) 在離子膜堿的生產(chǎn)過程中，必須保持氯氣和氫氣壓力穩(wěn)定的同時(shí)，還要保持兩個(gè)壓力擁有一定的壓力差，我們將氯氫壓力的調(diào)節(jié)構(gòu)成雙閉環(huán)比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，氯氣壓力為獨(dú)立的PID調(diào)節(jié)，為主動(dòng)系統(tǒng)，

4、其測(cè)量通過一個(gè)比值設(shè)定單元儀表送給氫氣PID調(diào)節(jié)單元儀表為設(shè)定值，為從動(dòng)系統(tǒng)。調(diào)節(jié)回路如下：3、系統(tǒng)溶液PH值調(diào)節(jié)系統(tǒng)脫氯工序?qū)γ撀惹暗}水的PH值和脫氯后淡鹽水的PH值有一定的要求，在離子膜電解的過程中經(jīng)常需要向陽極液中補(bǔ)充一定量的高純鹽酸，以維持陽極液在一定的酸度。由于加入酸堿物質(zhì)摩爾數(shù)與PH值呈現(xiàn)明顯的非線性，用單回路PID調(diào)節(jié)很難實(shí)現(xiàn)精確的控制，所以采用變?cè)鲆娴幕谀：刂频腜ID調(diào)節(jié)器，對(duì)非線性控制規(guī)律，在不同的偏差上對(duì)應(yīng)不同的調(diào)節(jié)參數(shù)，使調(diào)節(jié)器的增益與廣義對(duì)象增益的乘積接近恒定值。調(diào)節(jié)回路中主要參數(shù)為電解電流和鹽水的流量，且知兩者存在分段線性關(guān)系。因此我們?cè)O(shè)計(jì)在開停車或生產(chǎn)負(fù)載變化

5、時(shí)，由電解電流參予控制和加鹽流量構(gòu)成前饋控制，當(dāng)生產(chǎn)平穩(wěn)后由陽極液的PH值和鹽酸的流量構(gòu)成多段折線環(huán)節(jié)的模糊控制系統(tǒng)，并由此來修正電流對(duì)加酸量的系數(shù)?？刂品娇驁D如下：（三）蒸發(fā)工段控制1、 蒸發(fā)工段工藝簡(jiǎn)介目前國(guó)內(nèi)燒堿蒸發(fā)工藝主要有兩大類：順流工藝和逆流工藝，且以三效順流工藝居多。三效順流工藝的流程簡(jiǎn)圖如下：1、堿液流程淡堿從淡堿貯罐用泵經(jīng)兩級(jí)預(yù)熱后打入I效蒸發(fā)器，在嫩蒸發(fā)器內(nèi)被蒸發(fā)到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15后靠壓差壓入II效蒸發(fā)器。II效內(nèi)的料液用采鹽泵抽出，經(jīng)旋液分離器，底流進(jìn)鹽堿高位槽，清液回II效，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到20時(shí)進(jìn)入III效。III效內(nèi)的料液用出料泵抽出，經(jīng)旋液分離器，底流進(jìn)入II效，清液

6、回III效，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到30時(shí)出料到濃堿高位槽。2、鹽的流程 III效內(nèi)結(jié)晶析出的鹽被采入II效進(jìn)行晶粒的增長(zhǎng)，II效的鹽被采入鹽堿高位槽，濃堿冷卻過程中結(jié)晶析出的鹽、濃堿貯罐中的沉降鹽也一并采入鹽堿高位槽，然后用泵經(jīng)旋液分離器，含鹽在60以上(體積分?jǐn)?shù))的底流進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行離心分離分離的鹽用冷凝水化為回收鹽水去鹽水工序。3、蒸汽流程 來自電廠的蒸汽進(jìn)入I效加熱室冷凝水作為二級(jí)熱源預(yù)熱淡堿后去電解工序預(yù)熱精鹽水；I效蒸發(fā)出的二次汽進(jìn)II效加熱室，冷凝水作為一級(jí)熱源預(yù)熱淡堿后去熱水罐,II效的二次汽去III效加熱室，冷凝水直接去熱水罐，m效二次汽被大氣上水冷凝吸收形成大氣下水。1、 蒸發(fā)器內(nèi)液

7、位測(cè)量及故障診斷 目前蒸發(fā)器內(nèi)液位多采用電極棒位式測(cè)量，但由于堿中存在較多的鹽分和液面的劇烈波動(dòng)常常造成虛假液位指示，于是我們?cè)诖嘶A(chǔ)上附加故障診斷模型如下：設(shè)：Z1=D101D102(為邏輯異或) Z2D101Z1 D101為1而D102為0時(shí)為假液位；Z3D101D103Z4D101Z3 D101為1而D103為0時(shí)為假液位；Z5D102D103Z6D102Z5 D102為1而D103為0時(shí)為假液位；Z7D102D103Z8Z7(K11T1) 出料閥開足一定時(shí)間而D102和D103仍為1T1為K12觸發(fā)的滯后置位式時(shí)間繼電器時(shí)為假液依。則有： LE1Z2十Z4十Z6十Z8 (1)式1即為I

8、效虛假液位的故障診斷模型。當(dāng)LE1結(jié)果為1時(shí)，可以肯定電極由于結(jié)鹽而使測(cè)量的液位是假的。LE1的結(jié)果可以作為報(bào)警、也可以作為控制沖洗水閥Kst的條件而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)沖洗，也可作為過料閥的控制條件而避免事故的發(fā)生。2 液位控制方案各效體內(nèi)液位的穩(wěn)定是蒸發(fā)操作中的重要一環(huán)。液位過高，蒸發(fā)器內(nèi)汽液分離空間變小，會(huì)造成二次汽帶堿多，堿損失過大；液位過低，降低了加熱室的壓力，使料液過早地在加熱室內(nèi)沸騰，造成加熱室結(jié)鹽快，惡化了蒸發(fā)操作。在實(shí)際操作中，一般設(shè)高、中、低3個(gè)液位(電極)，采用延時(shí)的方式將液位控制在低、中液位之間。高液位作為液位報(bào)警用。由于本蒸發(fā)罐存在沖刷、結(jié)晶、高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕等原因而難以選用傳

9、統(tǒng)的模擬儀表測(cè)量蒸發(fā)罐的液位，故我們采用液位電極多點(diǎn)位測(cè)量液位，用兩位式油壓球閥實(shí)現(xiàn)兩位式調(diào)節(jié)，并用布爾算式實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。邏輯圖如下：正常情況下液位控制模型為：K01-A（n）=*（*TIMER2+K01（n-1） (2)當(dāng)虛假液位診斷模型診斷出發(fā)生液位故障后的液位控制模型為：K01-B(n)=*LE1+K01(n-1) (3) 當(dāng)故障發(fā)生后(LE11)，(2)式的輸出始終為0，過程將陷入失控狀態(tài)；當(dāng)模型被切換到(3)式的控制律后，則系統(tǒng)將進(jìn)入自恢復(fù)控制過程，即容錯(cuò)控制模型將讓K0l繼續(xù)行使液位控制的職責(zé)，一直到這種故障狀態(tài)被自動(dòng)消除。K0l在液位故障狀態(tài)下的這種運(yùn)行模式將在保證罐內(nèi)液體不發(fā)生

10、溢出的前提下(跑堿將會(huì)造成嚴(yán)重環(huán)境污染和影響使用冷凝水的鍋爐崗位的正常運(yùn)行)，使發(fā)生故障的液位電極和平衡管的下半部分全部淹沒在沸騰的液堿中，電極上的鹽層會(huì)很快被溶化掉。隨著電極上鹽層的溶化，虛假液位故障也就逐漸自動(dòng)消除了，同時(shí)LE1恢復(fù)為0，K0l的控制權(quán)又交給了正?？刂颇Ｐ蚄0lA。 3、動(dòng)放堿控制方案 自動(dòng)放堿的邏輯控制框圖如下：M3：濃度模型 M13：效假液位診斷模型RS1：放堿下限 V731A：放堿罐高液位RS2：放堿上限附：雙效逆流蒸發(fā)工藝簡(jiǎn)介以及控制 電解液自電解液儲(chǔ)罐，經(jīng)電解液泵打至進(jìn)料閃蒸罐，閃蒸后堿液進(jìn)入II效換熱器，再經(jīng)過II效降膜蒸發(fā)器，蒸發(fā)至39NaoH溶液，再經(jīng)過堿液

11、循環(huán)泵送至堿液預(yù)熱器，預(yù)熱后的39堿液進(jìn)入I效換熱器，再經(jīng)過I效降膜蒸發(fā)器，堿液濃度達(dá)到50，熱堿經(jīng)泵送至堿液預(yù)熱器換熱，經(jīng)堿液冷卻器冷卻至45Y，送至堿液成品罐和打至固堿。蒸汽由I效換熱器加入，再經(jīng)過I效降膜蒸發(fā)器分離出來的二次蒸汽進(jìn)入II效換熱器，經(jīng)II效降膜蒸發(fā)器后分離出來的蒸汽送入表面冷卻器，未冷凝的不凝氣由真空泵抽出排至大氣。由I效換熱器下來的工藝?yán)淠航?jīng)水蒸氣冷凝罐氣液分離后，冷凝液經(jīng)預(yù)熱器換熱后排至熱水罐、由II效換熱器下來的冷凝液經(jīng)蒸汽冷凝罐氣液分離后，冷凝液經(jīng)熱水輸送泵分別用于蒸汽過熱、絲網(wǎng)沖洗、泵軸封，其余送至熱水罐。I效蒸發(fā)為正壓操作，II效蒸發(fā)為真空操作。通過一個(gè)蒸汽流量調(diào)節(jié)來保證生產(chǎn)上蒸汽流量的穩(wěn)定，避免熱傳輸效率的降低。冷卻蒸汽收集在蒸汽冷凝罐中用液位控制來保護(hù)泵。在稀堿液人口處安裝一個(gè)流量指示記錄儀與II效蒸發(fā)器氣堿分離器的液位進(jìn)行串級(jí)調(diào)節(jié)，保證進(jìn)料量的穩(wěn)定。蒸發(fā)液濃度的控制采用如下