離子膜燒鹼生產過程控制方案

2023-02-09 03:36:07 字數 4099 閱讀 6383

一、離子膜燒鹼工藝簡介

離子膜制鹼生產主要包括鹽水精製、電解、脫氯和蒸發四部分。

鹽水精製:通過化學處理方法製備的一次精製鹽水經過碳素管過濾器再次脫除鹽水中所含的固體懸浮物,送人離子交換塔進一步脫除鹽水中的多價陽離子製成二次精製鹽水。

電解:可劃分為3個部分:陽極液迴圈部分、陰極液迴圈部分、電解部分,陽極液迴圈將二次精製鹽水加酸後連續不斷送人電解槽用以保持電解鹽水的濃度,同時將電解生產出來的氯氣送到下游工序;陰極液迴圈將保持恆定濃度的成品鹼送至貯槽,並將電解生產的h2送至下游工序。

脫氯:電解後的淡鹽水送至脫氯工序脫除游離氯後送化鹽工序。

蒸發:將從金屬陽極電解槽出來的電解液經若干蒸發器的蒸發和若干個旋液分離器的分離除鹽,使之含鹼提高到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)鹽水精製工段控制:

精製鹽水工藝流程如下:

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鹼生產中的關鍵裝置,由於對二次精製鹽水要求較高,達不到要求的二次鹽水將會對電解槽中的離子膜產生嚴重不良影響,甚至無法生產。一般生產裝置中設有離子交換塔兩台,平時除再生期間外兩塔串聯使用,第一塔幾乎脫除了全部的多價金屬陽離子,第二塔作為保護塔執行,根據一定的條件當第一塔需要再生時,第二塔單獨執行,第一塔經過反洗、洗淨i、鹽酸再生、洗淨ii、鹼液再生、洗淨iii、鹽水置換、等待幾個步驟完成樹脂的再生後,當作第二塔串聯使用.離子交換塔的交換和再生是按照預定的時間表自動進行。

其順控原理圖如下:

(二)電解工段控制

1、燒鹼濃度pid控制

用無離子水加入陰極液迴圈槽來保持生產的離子膜鹼濃度恆定,可以用燒鹼的濃度pid控制迴路為主調節迴路,用無離子水流量的pid調節迴路為副調節迴路構成串級調節,它能克服因無離子水流量和壓力的不穩而產生的干擾。調節迴路如下:

2、氯氫壓力雙閉環比值調節系統

在離子膜鹼的生產過程中,必須保持氯氣和氫氣壓力穩定的同時,還要保持兩個壓力擁有一定的壓力差,我們將氯氫壓力的調節構成雙閉環比值調節系統,氯氣壓力為獨立的pid調節,為主動系統,其測量通過乙個比值設定單元儀表送給氫氣pid調節單元儀表為設定值,為從動系統。調節迴路如下:

3、系統溶液ph值調節系統

脫氯工序對脫氯前淡鹽水的ph值和脫氯後淡鹽水的ph值有一定的要求,在離子膜電解的過程中經常需要向陽極液中補充一定量的高純鹽酸,以維持陽極液在一定的酸度。由於加入酸鹼物質摩爾數與ph值呈現明顯的非線性,用單迴路pid調節很難實現精確的控制,所以採用變增益的基於模糊控制的pid調節器,對非線性控制規律,在不同的偏差上對應不同的調節引數,使調節器的增益與廣義物件增益的乘積接近恆定值。

調節迴路中主要引數為電解電流和鹽水的流量,且知兩者存在分段線性關係。因此我們設計在開停車或生產負載變化時,由電解電流參予控制和加鹽流量構成前饋控制,當生產平穩後由陽極液的ph值和鹽酸的流量構成多段折線環節的模糊控制系統,並由此來修正電流對加酸量的係數。控制方框圖如下:

(三)蒸發工段控制

1、 蒸發工段工藝簡介

目前國內燒鹼蒸發工藝主要有兩大類: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圖如下:

1、鹼液流程

淡鹼從淡鹼貯罐用幫浦經兩級預熱後打入i效蒸發器,在嫩蒸發器內被蒸發到質量分數為15%後靠壓差壓入ii效蒸發器。ii效內的料液用採鹽幫浦抽出,經旋液分離器,底流進鹽鹼高位槽,清液回ii效,當質量分數達到20%時進入iii效。iii效內的料液用出料幫浦抽出,經旋液分離器,底流進入ii效,清液回iii效,當質量分數達到30%時出料到濃鹼高位槽。

2、鹽的流程

iii效內結晶析出的鹽被採入ii效進行晶粒的增長,ii效的鹽被採入鹽鹼高位槽,濃鹼冷卻過程中結晶析出的鹽、濃鹼貯罐中的沉降鹽也一併採入鹽鹼高位槽,然後用幫浦經旋液分離器,含鹽在60%以上(體積分數)的底流進入離心機進行離心分離.分離的鹽用冷凝水化為**鹽水去鹽水工序。

3、蒸汽流程

來自電廠的蒸汽進入i效加熱室.冷凝水作為二級熱源預熱淡鹼後去電解工序預熱精鹽水;i效蒸發出的二次汽進ii效加熱室,冷凝水作為一級熱源預熱淡鹼後去熱水罐,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、 蒸發器內液位測量及故障診斷

目前蒸發器內液位多採用電極棒位式測量,但由於鹼中存在較多的鹽分和液面的劇烈波動常常造成虛假液位指示,於是我們在此基礎上附加故障診斷模型如下:

設:z1=d101⊕d102(⊕為邏輯異或)

z2=d101·z1 d101為1而d102為0時為假液位;

z3=d101d103

z4=d101·z3 d101為1而d103為0時為假液位;

z5=d102d103

z6=d102·z5 d102為1而d103為0時為假液位;

z7=d102·d103

z8=z7·(k11·t1)

出料閥開足一定時間而d102和d103仍為1〔t1為k12觸發的滯後置位式時間繼電

器〕時為假液依。則有:

le1=z2十z4十z6十z8 (1)

式〔1〕即為i效虛假液位的故障診斷模型。當le1結果為1時,可以肯定電極由於結鹽而使測量的液位是假的。le1的結果可以作為報警、也可以作為控制沖洗水閥kst的條件而實現自動沖洗,也可作為過料閥的控制條件而避免事故的發生。

2 液位控制方案

各效體內液位的穩定是蒸發操作中的重要一環。液位過高,蒸發器內汽液分離空間變小,會造成二次汽帶鹼多,鹼損失過大;液位過低,降低了加熱室的壓力,使料液過早地在加熱室內沸騰,造成加熱室結鹽快,惡化了蒸發操作。在實際操作中,一般設高、中、低3個液位(電極),採用延時的方式將液位控制在低、中液位之間。

高液位作為液位報警用。

由於本蒸發罐存在沖刷、結晶、高溫、高壓、強腐蝕等原因而難以選用傳統的模擬儀表測量蒸發罐的液位,故我們採用液位電極多點位測量液位,用兩位式油壓球閥實現兩位式調節,並用布林算式實現開關控制。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)

當虛假液位診斷模型診斷出發生液位故障後的液位控制模型為:

k01-b(n)= * *[le1+k01(n-1)] (3)

當故障發生後(le1=1),(2)式的輸出始終為0,過程將陷入失控狀態;當模型被切換到(3)式的控制律後,則系統將進入自恢復控制過程,即容錯控制模型將讓k0l繼續行使液位控制的職責,一直到這種故障狀態被自動消除。k0l在液位故障狀態下的這種執行模式將在保證罐內液體不發生溢位的前提下(跑鹼將會造成嚴重環境汙染和影響使用冷凝水的鍋爐崗位的正常執行),使發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鹼中,電極上的鹽層會很快被溶化掉。隨著電極上鹽層的溶化,虛假液位故障也就逐漸自動消除了,同時le1恢復為0,k0l的控制權又交給了正常控制模型k0l—a。

3、動放鹼控制方案

自動放鹼的邏輯控制框圖如下:

m3:濃度模型 m13:ⅲ效假液位診斷模型

rs1:放鹼下限 v731a:放鹼罐高液位

rs2:放鹼上限

附:雙效逆流蒸發工藝簡介以及控制

電解液自電解液儲罐,經電解液幫浦打至進料閃蒸罐,閃蒸後鹼液進入ii效換熱器,再經過ii效降膜蒸發器,蒸發至39%naoh溶液,再經過鹼液迴圈幫浦送至鹼液預熱器,預熱後的39%鹼液進入i效換熱器,再經過i效降膜蒸發器,鹼液濃度達到50%,熱鹼經幫浦送至鹼液預熱器換熱,經鹼液冷卻器冷卻至45y,送至鹼液成品罐和打至固碱。

蒸汽由i效換熱器加入,再經過i效降膜蒸發器分離出來的二次蒸汽進入ii效換熱器,經ii效降膜蒸發器後分離出來的蒸汽送入表面冷卻器,未冷凝的不凝氣由真空幫浦抽出排至大氣。由i效換熱器下來的工藝冷凝液經水蒸氣冷凝罐氣液分離後,冷凝液經預熱器換熱後排至熱水罐、由ii效換熱器下來的冷凝液經蒸汽冷凝罐氣液分離後,冷凝液經熱水輸送幫浦分別用於蒸汽過熱、絲網沖洗、幫浦軸封,其餘送至熱水罐。i效蒸發為正壓操作,ii效蒸發為真空操作。

通過乙個蒸汽流量調節來保證生產上蒸汽流量的穩定,避免熱傳輸效率的降低。冷卻蒸汽收集在蒸汽冷凝罐中.用液位控制來保護幫浦。

在稀鹼液人口處安裝乙個流量指示記錄儀與ii效蒸發器氣鹼分離器的液位進行串級調節,保證進料量的穩定。

蒸發液濃度的控制採用如下:在i效和ii效蒸發氣鹼分離器和加料閃蒸罐上安裝差壓變壓器顯示和檢查絲網壓差,如果壓差》l kpa報警,意味著絲網壓差過高蒸發效果降低。

鹼液濃度控制:

由於鹼液濃度難以檢測,故我們採用間接方法(溫差法),根據不同的氣相壓力對應於不同的鹼液溫度,那麼鹼液溫度與飽和水溫度之差。

白酒QS生產過程控制記錄

配料 粉碎過程控制記錄 配料 粉碎過程控制記錄 蒸料過程控制記錄 蒸料過程控制記錄 蒸料過程控制記錄 蒸料過程控制記錄 發酵過程控制記錄 發酵過程控制記錄 發酵過程控制記錄 入池酒醅化驗報告 時間入池酒醅化驗報告 時間甑酒過程控制記錄 甑酒過程控制記錄 甑酒過程控制記錄 勾調過程控制記錄 勾調過程控...

生產過程控制程式

生產方針 按時 保質 保量 低耗 高效 安全 1 目的 確保公司的生產過程管理滿足市場訂單的需求,對生產過程中影響產品質量的各個因素進行管理,確保這些工序處於受控狀態。2 適用範圍 適用於公司批量生產產品製造的所有工序的管理。3 定義 無4 職責 生產部負責生產指令的制定和實施,監督各車間 班組嚴格...

生產過程控制管理制度

第一章總則 一 目的 對生產過程 產品質量特性進行有效控制,確保產品滿足顧客的需求和期望。二 適用範圍 適用於對產品形成過程的確認,生產過程的產品標識和可追溯性,產品的防護,對生產所用原輔材料 生產的半成品和成品進行監視和測量。三 職責 1 生產車間負責對生產過程的控制。2 檢驗員負責產品驗證 標識...