CN108227668A - 过硫酸钠和过硫酸钾生产装置dcs控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过硫酸钠和过硫酸钾生产装置DCS控制系统及控制方法。它包括DCS控制系统、过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置；DCS控制系统包括主控制器、交换器、操作站；主控制器用于过硫酸钠、过硫酸钾生产装置的实时控制；在过硫酸钠、过硫酸钾生产装置设置有现场I/O站，现场各设备的PLC控制器与现场I/O站连接；各现场I/O站分别通过DP总线与DCS控制系统的主控制器连接。本发明由于DCS自控系统的应用，使得过硫酸钠和过硫酸钾生产过程中对各大型的蒸发、结晶设备的使用和稳定生产的目的完全可实现，从而使过硫酸钠和过硫酸钾的生产装置达到了高度自动化、大型化和现代化。
Description
技术领域
本发明属于化工生产技术领域，涉及一种过硫酸钠和过硫酸钾生产装置DCS控制系统及控制方法。
背景技术
过硫酸钠、过硫酸钾是重要的化工助剂。可以广泛用于高档电子工业线路板生产的专用助剂、乙烯基单体聚合专用引发剂、高档纺织印染处理剂、土壤修复剂、环保水处理剂、分析试剂等。
过硫酸钠的生产工艺有：采用电解硫酸钠、硫酸铵和硫酸混合液的电解法工艺，或采用过硫酸铵与氢氧化钠反应获得过硫酸钠的化学合成法。采用电解法获得过硫酸钠的工艺复杂、技术要求高，废水多，但产品质量高。采用化学合成法获得过硫酸钠的工艺技术简单，配合以良好的脱氨和氨回收系统，也可得到高质量的过硫酸钠产品。因此，一般采用化学合成法制取过硫酸钠。
过硫酸钾的生产工艺有：采用过硫酸铵与硫酸钾进行复分解反应后重结晶的方法，或采用过硫酸铵与氢氧化钾反应获得过硫酸钾的化学合成法。重结晶的方法工艺复杂、技术要求高。采用化学合成法获得过硫酸钾的工艺技术简单，配合以良好的脱氨和氨回收系统，可得到高质量的过硫酸钾产品。因此，一般采用化学合成法制取过硫酸钾。
化学合成法生产过硫酸钠、过硫酸钾产品的生产工艺如下：
(1)过硫酸钠产品生产工艺(化学合成法)
一定比例的过硫酸铵和液体氢氧化钠在常温下可反应生成含氨的过硫酸钠溶液，经过脱氨单元操作脱氨，氨回收用于过硫酸铵车间加氨调节PH值。在减压接近真空状态下，过硫酸钠溶液经加热蒸发结晶，离心分离得到含湿过硫酸钠结晶，经过干燥为过硫酸钠成品。过硫酸钠产品生产工艺如图2所示。
(2)过硫酸钾产品生产工艺(化学合成法)
一定比例的过硫酸铵和液体氢氧化钾在常温下可反应生成含氨的过硫酸钾溶液，经过脱氨单元操作脱氨。在减压接近真空状态下过硫酸钾溶液经加热蒸发结晶，离心分离得到含湿过硫酸钾结晶，经过干燥为过硫酸钾成品。过硫酸钾产品生产工艺如图3所示。
目前，过硫酸钠和过硫酸钾生产行业尚未采用大规模的DCS控制系统(即分布式控制系统、集散控制系统)来对生产装置进行自动化的控制。由于该行业的特殊性，甚至连仪表自动化控制用的也不多，很多工厂都还处在作坊式的生产模式，劳动生产率低下，产品质量低，不稳定。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用DCS控制系统对过硫酸钠和过硫酸钾生产系统进行自动控制的过硫酸钠和过硫酸钾生产装置DCS控制系统及控制方法。
本发明的技术方案如下：
本发明一种过硫酸钠和过硫酸钾生产装置DCS控制系统，它包括DCS控制系统、过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置；DCS控制系统包括主控制器、交换器、操作站；主控制器通过交换器与操作站连接；主控制器用于过硫酸钠、过硫酸钾生产装置的实时控制；交换器用于主控制器与操作站之间的操作信息、状态信息通讯，操作人员通过操作站将操作指令发送给主控制器，主控制器则将实时状态发送到操作站，完成实时通讯、操作、控制；在过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置的现场设置有现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备的PLC控制器与现场I/O站连接；各现场I/O站分别通过DP总线与DCS控制系统的主控制器连接。
进一步地，主控制器下拖两个I/O控制柜，每个I/O控制柜分别与过硫酸钠生产装置、过硫酸钾生产装置现场的所有AI、AO、DI、DO点连接，负责过硫酸钠、过硫酸钾生产装置现场所有AI、AO、DI、DO点的实时监控，并与现场所有带PLC控制器的设备的PLC控制器连接，进行实时通讯。
进一步地，在过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置的现场各设置1个现场I/O站(即在过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置各设有1个I/O控制柜)，现场I/O 站的输入/输出设备通过profibus_DP总线与第二主控制器连接和通讯；现场I/O站将生产现场包括过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钠或者过硫酸钾合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统、母液处理系统、冷却水循环系统、尾气处理系统在内的各系统各现场运行设备的运行信息,尾气中含氨和含尘(颗粒物)气体的检测信息及环保处理设施的运行信息，以及所有带PLC控制器的设备包括离心机、物料输送设备的运行信息，通过DP总线传送到DCS控制系统的中央控制室的操作站，同时操作站的操作员发出的所有操作指令将通过DP总线进入各台I/O设备以及与各台I/O设备相连的各台现场运行设备的PLC控制器；通过DCS 控制系统监控排放尾气的氨吸收塔中吸收液的PH值和尾气含氨浓度，监控蒸发结晶系统和母液处理系统的温度和液位，监控离心机的运行情况，监控各槽罐的液位和各动设备的运行情况及其它各个生产子系统的运行情况。
进一步地，过硫酸钠生产装置包括顺序连接的过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钠合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统，还包括与蒸发结晶系统连接的冷却水循环系统，还包括与离心分离系统连接的母液处理系统，还包括与氨气吸收系统连接的尾气处理系统；过硫酸铵溶液配置系统包括水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽及物料输送设备；过硫酸钠合成反应系统包括过硫酸钠合成反应釜、过硫酸钠反应液中间槽；氨气吸收系统包括氨吸收塔；蒸发结晶系统包括过硫酸钠冷冻釜和蒸发结晶釜；离心分离系统包括离心机；干燥系统包括干燥机、螺旋输送机、产品储槽；冷却水循环系统包括水冷器、水箱及其循环泵；母液处理系统包括浓缩液冷冻釜、母液水储罐、母液蒸发釜、母液蒸发冷凝器；尾气处理系统包括尾气吸收塔；其中，水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽、过硫酸钠合成反应釜、过硫酸钠冷冻釜、蒸发结晶釜、氨吸收塔、干燥机这些设备带PLC控制器；在过硫酸钠生产装置的现场设置有1个现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备的PLC控制器与现场I/O站即I/O控制柜连接，现场I/O站通过DP总线与DCS控制系统的11#主控制器连接。
进一步地，上述过硫酸钠生产装置的DCS控制方法如下：
过硫酸钠生产工艺包括：过硫酸铵溶液配置过程、过硫酸钠合成反应过程、氨气吸收过程、蒸发结晶过程、离心干燥过程、尾气处理过程；
在过硫酸铵溶液配置过程中，通过DCS控制系统控制水计量槽液位在75～80％，加温至65～70℃；控制过硫酸钠生产用过硫酸铵溶液配料，配方为：过硫酸铵干料每500kg，加氢氧化钠540kg，加水量225kg；配置后温度，夏季不超过35℃，冬季不能超过29℃；
在过硫酸钠合成反应过程中，通过DCS控制系统控制过硫酸钠合成反应釜中反应温度在50-55℃，液位保持在75～80％；
在氨气吸收过程中，通过DCS控制系统控制：氨吸收塔中吸收液的PH值在5-7，排放的尾气中的含氨浓度在小于22mg/m3；
在蒸发结晶过程中，通过DCS控制系统控制：蒸发温度在27～45℃；系统真空度在0.095MPa以上；蒸发釜内PH值在8～10；
在母液处理系统中，通过DCS控制系统控制：浓缩液冷冻釜中冷冻温度8～12℃；液位在50-60％；
在离心干燥过程中，通过DCS控制系统控制：过硫酸钠干燥床物料温度70～80℃；干燥床体料层高度10～12cm；
在尾气处理过程中，通过DCS控制系统控制：经尾气吸收塔处理后的尾气即含尘气体中颗粒物浓度小于22.5mg/m3。
进一步地，过硫酸钾生产装置包括顺序连接的过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钾合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统，还包括与蒸发结晶系统连接的冷却水循环系统，还包括与离心分离系统连接的母液处理系统，还包括与氨气吸收系统连接的尾气处理系统；过硫酸铵溶液配置系统包括水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽及物料输送设备；过硫酸钾合成反应系统包括过硫酸钾合成反应釜、过硫酸钾反应液中间槽；氨气吸收系统包括氨吸收塔；蒸发结晶系统包括过硫酸钾冷冻釜和蒸发结晶釜；离心分离系统包括离心机；干燥系统包括干燥机、螺旋输送机、产品储槽；冷却水循环系统包括水冷器、水箱及其循环泵；母液处理系统包括浓缩液冷冻釜、母液水储罐、母液蒸发釜、母液蒸发冷凝器；尾气处理系统包括尾气吸收塔；其中，水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽、过硫酸钾冷冻釜、蒸发结晶釜、氨吸收塔、干燥机这些设备带PLC控制器；在过硫酸钾生产装置的现场设置有1个现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备包括带PLC控制器的离心机、物料输送设备的PLC控制器与该现场I/O站连接。
进一步地，上述过硫酸钾生产装置的DCS控制方法如下：
过硫酸钾生产工艺包括：过硫酸铵溶液配置过程、过硫酸钾合成反应过程、氨气吸收过程、蒸发结晶过程、离心干燥过程；
在过硫酸铵溶液配置过程中，通过DCS控制系统控制水计量槽液位在75～80％，加温至65～70℃；控制过硫酸钾生产用过硫酸铵溶液配料，配方为：过硫酸铵干料每500kg，加氢氧化钾750kg，加水量600kg，控制配料用水温度大约70℃。
在过硫酸钾合成反应过程中，通过DCS控制系统控制过硫酸钾合成反应釜反应温度在65～70℃，液位保持在75～80％。
在氨气吸收过程中，通过DCS控制系统控制：氨吸收塔中吸收液的PH值在5-7，排放的尾气中的含氨浓度小于22mg/m3；
在蒸发结晶过程中，通过DCS控制系统控制：
阴极料酸度：≥2.0mol/L；液体氢氧化钾进料流量：0.5～0.7T/h；
液体过硫酸铵溶液流量：1.1～1.5T/h；蒸发温度(循环加热温度)：50～55℃；
料液冷冻温度：5～8℃；系统真空度：0.085～0.093MPa；
在母液处理系统中，通过DCS控制系统控制：浓缩液冷冻釜中冷冻温度8～12℃；液位在50-60％；
在离心干燥过程中，通过DCS控制系统控制：过硫酸钾干燥床物料温度70～85℃；干燥床体料层高度10～12cm；
在尾气处理过程中，通过DCS控制系统控制：经尾气吸收塔处理后的尾气中的含尘气体中颗粒物浓度小于22.5mg/m3。
本发明的有益效果：
本发明的过硫酸钠和过硫酸钾生产装置DCS控制系统，可以大幅度地提高劳动生产率，提高产品质量、提高原材料的利用率改善环保。由于DCS自控系统的应用，使得过硫酸钠和过硫酸钾生产过程中对各大型的蒸发、结晶设备的使用和稳定生产的目的完全可实现，从而使过硫酸钠和过硫酸钾的生产装置达到了高度自动化、大型化和现代化。采用DCS控制系统对过硫酸钠和过硫酸钾生产系统进行自动控制，有极大的经济效益和社会效益。
本发明的过硫酸钠和过硫酸钾生产装置DCS控制系统的先进性主要体现在以下几方面：
a、离心机采用密闭操作的程序由DCS控制系统进行全自动控制，提高了劳动效率，改善了操作环境，达到了良好的环保效果。
b、过硫酸钾生产采用高精度的质量流量计计量，由DCS控制系统自动控制进料流量，实现了精确控制、连续生产，既提高了产品产量、质量，又降低了劳动强度且改善了操作环境。
附图说明
图1是本发明一种过硫酸钠和过硫酸钾生产装置DCS控制系统的总体结构示意图；
图2是本发明中的过硫酸钠产品生产工艺流程图；
图3是本发明中的过硫酸钾产品生产工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例
如图1、图2、图3所示，本发明一种过硫酸钠和过硫酸钾生产装置DCS控制系统，它包括DCS控制系统、过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置。
本发明的DCS控制系统的框图见图1，整个DCS控制系统，包括设于中央控制室的两个系统柜(每个系统柜设有一个主控制器)，还包括设在过硫酸铵生产装置现场的三个I/O控制柜，以及设在过硫酸钠、过硫酸钾生产装置现场的两个I/O控制柜。
图1中的中央控制室设有两个主控制器(10#主控制器、11#主控制器)、两个交换器(交换器A、交换器B)，两台打印机、四台操作站(51#操作站、52#操作站、 53#操作站、54#操作站)和一台工程师操作站(50#工程师站)。两个主控制器用于生产过程的实时控制。其中，11#主控制器用于本发明中的过硫酸钠、过硫酸钾生产装置的实时控制，该主控制器下拖两个I/O控制柜，每个I/O控制柜分别与过硫酸钠生产装置、过硫酸钾生产装置现场的所有AI、AO、DI、DO点连接，负责过硫酸钠、过硫酸钾生产装置现场557个AI、AO、DI、DO点的实时监控，并与现场6套带 PLC控制器的设备(包括过硫酸铵溶液配置槽、过硫酸钠合成反应釜、过硫酸钾合成反应釜、过硫酸钠冷冻釜、过硫酸钾冷冻釜、蒸发结晶釜、氨吸收塔、干燥机等) 的PLC控制器连接，进行实时通讯。另一个10#主控制器则用于过硫酸铵生产装置的实时控制，该主控制器下拖三个I/O控制柜，负责过硫酸铵生产装置现场470个AI、AO、DI、DO点的实时监控，并与过硫酸铵生产装置现场11套带PLC控制器的设备的PLC控制器连接，进行实时通讯。
两个交换器分别用于两个主控制器与工程师站和操作员站之间的操作信息、状态信息通讯，操作人员通过操作站将操作指令发送给主控制器，主控制器则将实时状态发送到操作站，完成实时通讯、操作、控制。
设在过硫酸钠、过硫酸钾生产装置现场的两个I/O控制柜(扩展柜)，包括：设在过硫酸钠、过硫酸钾生产装置的电气控制室(即电动机控制中心MCC2)的MCC2 号I/O扩展柜，以及设在过硫酸钠、过硫酸钾生产装置现场的I/O-2号扩展柜。
AI是指模拟量输入，如温度、压力、转速、电流等连续变化的量，信号为4～20MA 或0～10V；AO是指模拟量输出，即模拟量控制信号，如连续可调的执行器开度控制、变频器转速调节、信号为4～20MA或0～10V、0～5V。
DI是指数字量(开关量)输入，其实就是电气二次回路通断，某些状态反馈，信号为24VDC或220VAC；DO是指数字量(开关量)输出，即从控制器发出的控制信号或状态信号，信号为24VDC或220VAC。
整个过硫酸钠和过硫酸钾的生产过程通过两套生产装置来完成，第一套生产装置由氢氧化钠与过硫酸铵反应生产过硫酸钠，第二套生产装置由过硫酸铵与氢氧化钾反应生产过硫酸钾。在生产过程中全部采用了DCS控制，两套装置的生产全部集中DCS控制系统操作形成一个DCS控制系统。
本发明采用DCS控制系统对整个过硫酸钠和过硫酸钾的生产过程进行自动化控制，所采用的控制方案是最先进的profibus DP现场总线结构。在过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置的现场设置有2个现场I/O站(2个I/O控制柜)。现场I/O 站设置于现场，I为input输入,O为output输出。现场I/O站设有I/O设备(输入/输出设备)。现场各台带PLC控制器的设备的PLC控制器与现场I/O站的I/O设备(输入/输出设备)连接；各现场I/O站的输入/输出设备分别通过profibus_DP 总线与DCS控制系统的主控制器连接和通讯。
上述过硫酸钠、过硫酸钾生产装置DCS控制系统的控制方法如下：
在过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置的现场各设置1个现场I/O站，将生产现场包括过硫酸铵溶液配置系统、合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统、母液处理系统、冷却水循环系统、尾气处理系统在内的各系统各现场运行设备的运行信息,尾气中含氨和含尘气体的检测信息及环保处理设施的运行信息，以及所有带PLC控制器的设备包括过硫酸钠合成反应釜、过硫酸钾合成反应釜、过硫酸钠冷冻釜、过硫酸钾冷冻釜、蒸发结晶釜、离心机、氨吸收塔、干燥机、物料输送设备(过硫酸铵溶液配置槽、各种输送泵等)的运行信息，通过DP总线传送到DCS控制系统的中央控制室的操作站，同时操作站的操作员发出的所有操作指令将通过DP总线进入各台I/O设备以及与各台I/O设备相连的各台现场运行设备的PLC控制器，达到生产、工艺、设备控制和应急处理的目的。
在此，DCS控制系统监控氨吸收塔中吸收液的PH值和排放的尾气中的含氨浓度，以维持环保处理系统的运行；监控蒸发结晶系统和母液处理系统的温度和液位，以控制产品质量维持正常生产；监控离心机的运行情况，以确保生产在非正常时可远程采取应急措施；监控各槽罐的液位和各动设备的运行情况及其它各个生产子系统，维持正常生产。
本发明中具体的过硫酸钠、过硫酸钾生产工艺及DCS控制方法如下：
本发明中，采用过硫酸铵与氢氧化钾反应获得过硫酸钾的化学合成法生产过硫酸钾，采用过硫酸铵与氢氧化钠反应获得过硫酸钠的化学合成法生产过硫酸钾；化学合成法生产过硫酸钠、化学合成法生产过硫酸钾的生产工艺如下：
一、过硫酸钠生产工艺(如图2所示)
一定比例的过硫酸铵和液体氢氧化钠在一定温度下进行合成反应生成含氨的过硫酸钠溶液，经过脱氨塔脱氨，氨回收用于过硫酸铵车间加氨调节PH值；然后，在减压接近真空状态下，过硫酸钠溶液经蒸发结晶釜加热蒸发结晶，再经离心机离心分离得到含湿过硫酸钠结晶，最后经干燥机干燥为过硫酸钠成品。离心分离后的母液经母液处理系统处理后循环使用。尾气经尾气吸收塔处理，使尾气中的含氨和含尘气体浓度达标后排放。
过硫酸钠生产装置包括顺序连接的过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钠合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统，还包括与蒸发结晶系统连接的冷却水循环系统，还包括与离心分离系统连接的母液处理系统，还包括与氨气吸收系统连接的尾气处理系统；过硫酸铵溶液配置系统包括水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽及物料输送设备；过硫酸钠合成反应系统包括过硫酸钠合成反应釜和过硫酸钠反应液中间槽；氨气吸收系统(脱氨系统)包括氨吸收塔(脱氨塔)；蒸发结晶系统包括过硫酸钠冷冻釜和蒸发结晶釜；离心分离系统包括离心机；母液处理系统包括浓缩液冷冻釜、母液水储罐、母液蒸发釜、母液蒸发冷凝器；冷却水循环系统包括水冷器、水箱及其循环泵；干燥系统包括干燥机、螺旋输送机、产品储槽；尾气处理系统包括尾气吸收塔。其中，过硫酸铵溶液配置槽、过硫酸钠合成反应釜、过硫酸钠冷冻釜、蒸发结晶釜、氨吸收塔、干燥机等6套设备带PLC控制器。
在过硫酸钠生产装置的现场设置有1个现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备(包括带PLC控制器的离心机、物料输送设备)的PLC控制器与现场I/O站(即 I/O控制柜)连接，现场I/O站通过DP总线与DCS控制系统的11#主控制器连接。现场I/O站将生产现场包括过硫酸铵溶液配置系统、反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统、母液处理系统、冷却水循环系统、尾气处理系统在内的各系统各现场运行设备的运行信息,尾气中含氨和含尘气体的检测信息及环保处理设施的运行信息，以及所有带PLC控制器的离心机、物料输送设备的运行信息，通过DP总线传送到DCS控制系统的中央控制室的操作站，同时操作站的操作员发出的所有操作指令将通过DP总线进入各台I/O设备以及与各台I/O设备相连的各台现场运行设备的PLC控制器，达到生产、工艺、设备控制和应急处理的目的。
过硫酸钠产品生产工艺包括：过硫酸铵溶液配置过程、过硫酸钠合成反应过程、氨气吸收过程、蒸发结晶过程、离心干燥过程、母液处理过程、尾气处理过程。
在过硫酸铵溶液配置过程中，通过DCS控制系统控制水计量槽液位在75～80％，加温至65～70℃；控制过硫酸钠生产用过硫酸铵溶液配料，配方为：过硫酸铵干料每500kg，加氢氧化钠540kg，加水量225kg；配置后温度，夏季不超过35℃，冬季不能超过29℃。
在过硫酸钠合成反应过程中，通过DCS控制系统控制过硫酸钠合成反应釜中反应温度在50-55℃，液位保持在75～80％。
在氨气吸收过程中，通过DCS控制系统控制：氨吸收塔中吸收液的PH值在5-7，排放的尾气中的含氨浓度在小于22mg/m3。
在蒸发结晶过程中，通过DCS控制系统控制：蒸发温度在27～45℃；系统真空度在0.095MPa以上；蒸发釜内PH值在8～10。
在母液处理过程中，通过DCS控制系统控制：浓缩液冷冻釜中冷冻温度8～12℃；液位在50-60％。
在离心干燥过程中，通过DCS控制系统控制：过硫酸钠干燥床物料温度70～80℃；干燥床体料层高度10～12cm。
在尾气处理过程中，通过DCS控制系统控制：经尾气吸收塔处理后的尾气中的含尘气体中颗粒物浓度小于22.5mg/m3。
二、过硫酸钾生产工艺(如图3所示)
一定比例的过硫酸铵和液体氢氧化钾在一定温度下进行合成反应生成含氨的过硫酸钾溶液，经过脱氨塔脱氨，氨回收用于过硫酸铵车间加氨调节PH值；然后，在减压接近真空状态下，过硫酸钠溶液经蒸发结晶釜加热蒸发结晶，再经离心机离心分离得到含湿过硫酸钾结晶，最后经干燥机干燥为过硫酸钾成品。离心分离后的母液经母液处理系统处理后循环使用。尾气经尾气吸收塔处理，使尾气中的含氨和含尘气体浓度达标后排放。
过硫酸钾生产装置包括顺序连接的过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钾合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统，还包括与蒸发结晶系统连接的冷却水循环系统，还包括与离心分离系统连接的母液处理系统，还包括与氨气吸收系统连接的尾气处理系统；过硫酸铵溶液配置系统包括水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽及物料输送设备；过硫酸钾合成反应系统包括过硫酸钾合成反应釜和过硫酸钾反应液中间槽；氨气吸收系统包括氨吸收塔；蒸发结晶系统包括蒸发结晶釜；离心分离系统包括离心机；母液处理系统包括浓缩液冷冻釜、母液水储罐、母液蒸发釜、母液蒸发冷凝器；冷却水循环系统包括水冷器、水箱及其循环泵；干燥系统包括干燥机、螺旋输送机、产品储槽；尾气处理系统包括尾气吸收塔。其中，过硫酸铵溶液配置槽、过硫酸钾合成反应釜、过硫酸钾冷冻釜、蒸发结晶釜、氨吸收塔、干燥机等6套设备带PLC控制器。
在过硫酸钾生产装置的现场设置有1个现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备(包括带PLC控制器的离心机、物料输送设备)的PLC控制器与该现场I/O站连接；现场I/O站将生产现场包括过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钾合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统、母液处理系统、冷却水循环系统、尾气处理系统在内的各系统各现场运行设备的运行信息,尾气中含氨和含尘气体的检测信息及环保处理设施的运行信息，以及所有带PLC控制器的离心机、物料输送设备的运行信息，通过DP总线传送到DCS控制系统的中央控制室的操作站，同时操作站的操作员发出的所有操作指令将通过DP总线进入各台I/O设备以及与各台I/O设备相连的各台现场运行设备的PLC控制器，达到生产、工艺、设备控制和应急处理的目的。
过硫酸钾产品生产工艺包括：过硫酸铵溶液配置过程、过硫酸钾合成反应过程、氨气吸收过程、蒸发结晶过程、离心干燥过程、母液处理过程、尾气处理过程。
在过硫酸铵溶液配置过程中，通过DCS控制系统控制水计量槽液位在75～80％，加温至65～70℃；控制过硫酸钾生产用过硫酸铵溶液配料，配方为：过硫酸铵干料每500kg，加氢氧化钾750kg，加水量600kg，控制配料用水温度大约70℃。
在过硫酸钾合成反应过程中，通过DCS控制系统控制过硫酸钾合成反应釜反应温度在65～70℃，液位保持在75～80％。
在氨气吸收过程中，通过DCS控制系统控制：氨吸收塔中吸收液的PH值在5-7，排放的尾气中的含氨浓度在小于22mg/m3。
在蒸发结晶过程中，通过DCS控制系统控制：
阴极料酸度：≥2.0mol/L；液体氢氧化钾进料流量：0.5～0.7T/h；
液体过硫酸铵溶液流量：1.1～1.5T/h；蒸发温度(循环加热温度)：50～55℃；
料液冷冻温度：5～8℃；系统真空度：0.085～0.093MPa。
在离心干燥过程中，通过DCS控制系统控制：过硫酸钾干燥床物料温度70～85℃；干燥床体料层高度10～12cm。
在母液处理过程中，通过DCS控制系统控制：浓缩液冷冻釜中冷冻温度8～12℃；液位在50-60％。
在尾气处理过程中，通过DCS控制系统控制：经尾气吸收塔处理后的尾气中的含尘气体中颗粒物浓度小于22.5mg/m3。
本发明的过硫酸钠和过硫酸钾生产装置DCS控制系统的先进性主要体现在以下几方面：
a、离心机采用密闭操作的程序由DCS控制系统进行全自动控制，提高了劳动效率，改善了操作环境，达到了良好的环保效果。
b、过硫酸钾生产采用高精度的质量流量计计量，由DCS控制系统自动控制进料流量，实现了精确控制、连续生产，既提高了产品产量、质量，又降低了劳动强度且改善了操作环境。
本发明在DCS控制系统实时控制中，对电解温度、压力、电流的控制，可降低能耗、提高产品的收率和产品质量；对循环冷却水温的监控，可降低循环水的能耗和水耗；对生产系统的PH值的监控，可降低氨气的无组织排放和系统性排放，尽最大可能地回收氨气和减少氨气的消耗。
本发明对过硫酸钠和过硫酸钾系统采用最新的DCS自动控制方案，则大大提高了装置的生产能力，使得生产过程的转化率可以达到99％以上，大大降低了生产中对各原料的消耗，也减少了很多副产品的产生，大大降低了生产成本。
本发明由于DCS自控系统的应用，使得过硫酸钠和过硫酸钾生产过程中对各大型的蒸发、结晶设备的使用和稳定生产的目的完全可实现，从而使过硫酸钠和过硫酸钾的生产装置达到了高度自动化、大型化和现代化。
本发明采用DCS控制系统对过硫酸钠和过硫酸钾生产系统进行自动控制，可以大幅度地提高劳动生产率，提高产品质量，提高原材料的利用率，改善环保，有极大的经济效益和社会效益。
Claims (7)
1.一种过硫酸钠和过硫酸钾生产装置DCS控制系统，其特征在于，它包括DCS控制系统、过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置；DCS控制系统包括主控制器、交换器、操作站；主控制器通过交换器与操作站连接；主控制器用于过硫酸钠、过硫酸钾生产装置的实时控制；交换器用于主控制器与操作站之间的操作信息、状态信息通讯，操作人员通过操作站将操作指令发送给主控制器，主控制器则将实时状态发送到操作站，完成实时通讯、操作、控制；在过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置的现场设置有现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备的PLC控制器与现场I/O站连接；各现场I/O站分别通过DP总线与DCS控制系统的主控制器连接。
2.如权利要求1所述的过硫酸钠和过硫酸钾生产装置DCS控制系统，其特征在于，主控制器下拖两个I/O控制柜，每个I/O控制柜分别与过硫酸钠生产装置、过硫酸钾生产装置现场的所有AI、AO、DI、DO点连接，负责过硫酸钠、过硫酸钾生产装置现场所有AI、AO、DI、DO点的实时监控，并与现场所有带PLC控制器的设备的PLC控制器连接，进行实时通讯。
3.如权利要求1所述的过硫酸钠和过硫酸钾生产装置DCS控制系统，其特征在于，在过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置的现场各设置1个现场I/O站,即在过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置各设有1个I/O控制柜，现场I/O站的输入/输出设备通过profibus_DP总线与主控制器连接和通讯；现场I/O站将生产现场包括过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钠或者过硫酸钾合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统、母液处理系统、冷却水循环系统、尾气处理系统在内的各系统各现场运行设备的运行信息,尾气中含氨和含尘气体的检测信息及环保处理设施的运行信息，以及所有带PLC控制器的设备包括离心机、物料输送设备的运行信息，通过DP总线传送到DCS控制系统的中央控制室的操作站，同时操作站的操作员发出的所有操作指令将通过DP总线进入各台I/O设备以及与各台I/O设备相连的各台现场运行设备的PLC控制器；通过DCS控制系统监控排放尾气的氨吸收塔中吸收液的PH值和尾气含氨浓度，监控蒸发结晶系统和母液处理系统的温度和液位，监控离心机的运行情况，监控各槽罐的液位和各动设备的运行情况及其它各个生产子系统的运行情况。
4.如权利要求1所述的过硫酸钠和过硫酸钾生产装置DCS控制系统，其特征在于，过硫酸钠生产装置包括顺序连接的过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钠合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统，还包括与蒸发结晶系统连接的冷却水循环系统，还包括与离心分离系统连接的母液处理系统，还包括与氨气吸收系统连接的尾气处理系统；过硫酸铵溶液配置系统包括水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽及物料输送设备；过硫酸钠合成反应系统包括过硫酸钠合成反应釜、过硫酸钠反应液中间槽；氨气吸收系统包括氨吸收塔；蒸发结晶系统包括过硫酸钠冷冻釜、蒸发结晶釜；母液处理系统包括浓缩液冷冻釜、母液水储罐、母液蒸发釜、母液蒸发冷凝器；离心分离系统包括离心机；冷却水循环系统包括水冷器、水箱及其循环泵；干燥系统包括干燥机、螺旋输送机、产品储槽；尾气处理系统包括尾气吸收塔；其中，水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽、过硫酸钠冷冻釜、蒸发结晶釜、氨吸收塔、离心机、干燥机这些设备带PLC控制器；在过硫酸钠生产装置的现场设置有1个现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备的PLC控制器与现场I/O站即I/O控制柜连接，现场I/O站通过DP总线与DCS控制系统的11#主控制器连接。
5.如权利要求1所述的过硫酸钠和过硫酸钾生产装置DCS控制系统，其特征在于，过硫酸钾生产装置包括顺序连接的过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钾合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统，还包括与蒸发结晶系统连接的冷却水循环系统，还包括与离心分离系统连接的母液处理系统，还包括与氨气吸收系统连接的尾气处理系统；过硫酸铵溶液配置系统包括水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽及物料输送设备；过硫酸钾合成反应系统包括过硫酸钾合成反应釜、过硫酸钾反应液中间槽；氨气吸收系统包括氨吸收塔；蒸发结晶系统包括过硫酸钾冷冻釜、蒸发结晶釜；母液处理系统包括浓缩液冷冻釜、母液水储罐、母液蒸发釜、母液蒸发冷凝器；离心分离系统包括离心机；冷却水循环系统包括水冷器、水箱及其循环泵；干燥系统包括干燥机、螺旋输送机、产品储槽；尾气处理系统包括尾气吸收塔；其中，水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽、过硫酸钾冷冻釜、蒸发结晶釜、氨吸收塔、离心机、干燥机这些设备带PLC控制器；在过硫酸钾生产装置的现场设置有1个现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备的PLC控制器与该现场I/O站连接。
6.一种如权利要求4所述的过硫酸钠和过硫酸钾生产装置的DCS控制方法，其特征在于，
过硫酸钠生产工艺包括：过硫酸铵溶液配置过程、过硫酸钠合成反应过程、氨气吸收过程、蒸发结晶过程、离心干燥过程、尾气处理过程；
在过硫酸铵溶液配置过程中，通过DCS控制系统控制水计量槽液位在75～80％，加温至65～70℃；控制过硫酸钠生产用过硫酸铵溶液配料，配方为：过硫酸铵干料每500Kg，加氢氧化钠540kg，加水量225kg；配置后温度，夏季不超过35℃，冬季不能超过29℃；
在过硫酸钠合成反应过程中，通过DCS控制系统控制过硫酸钠合成反应釜中反应温度在50-55℃，液位保持在75～80％；
在氨气吸收过程中，通过DCS控制系统控制：氨吸收塔中吸收液的PH值在5-7排放的尾气中的含氨浓度小于22mg/m3；
在蒸发结晶过程中，通过DCS控制系统控制：蒸发温度在27～45℃；系统真空度在0.095MPa以上；蒸发釜内PH值在8～10；
在母液处理系统中，通过DCS控制系统控制：浓缩液冷冻釜中冷冻温度8～12℃；液位50-60％；
在离心干燥过程中，通过DCS控制系统控制：过硫酸钠干燥床物料温度70～80℃；干燥床体料层高度10～12cm；
在尾气处理过程中，通过DCS控制系统控制：经尾气吸收塔处理后的尾气中的含尘气体中颗粒物浓度小于22.5mg/m3。
7.一种如权利要求5所述的过硫酸钠和过硫酸钾生产装置的DCS控制方法，其特征在于，
过硫酸钾生产工艺包括：过硫酸铵溶液配置过程、过硫酸钾合成反应过程、氨气吸收过程、蒸发结晶过程、离心干燥过程；
在过硫酸铵溶液配置过程中，通过DCS控制系统控制水计量槽液位在75～80％，加温至65～70℃；控制过硫酸钾生产用过硫酸铵溶液配料，配方为：过硫酸铵干料每500Kg，加水量600Kg，现场观察液位下降55cm，控制配料用水温度在70℃。
在过硫酸钾合成反应过程中，通过DCS控制系统控制过硫酸钾合成反应釜反应温度在65～70℃，液位保持在75～80％；
在氨气吸收过程中，通过DCS控制系统控制：氨吸收塔中吸收液的PH值在5-7，排放的尾气中的含氨浓度小于22mg/m3；
在蒸发结晶过程中，通过DCS控制系统控制：
阴极料酸度：≥2.0mol/L；液体氢氧化钾进料流量：0.5～0.7T/h；
液体过硫酸铵溶液流量：1.1～1.5T/h；蒸发温度(循环加热温度)：50～55℃；
料液冷冻温度：5～8℃；系统真空度：0.085～0.093MPa；
在母液处理系统中，通过DCS控制系统控制：浓缩液冷冻釜中冷冻温度8～12℃；液位在50-60％；
在离心干燥过程中，通过DCS控制系统控制：过硫酸钾干燥床物料温度70～85℃；干燥床体料层高度10～12cm；
在尾气处理过程中，通过DCS控制系统控制：经尾气吸收塔处理后的尾气中的含尘气体中颗粒物浓度小于22.5mg/m3。
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