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1、姚汉龙环氧树脂 装置生产过程 自动化改进 4 5 萎 l 环 氧 树 脂 装 置 生 产 过 程 自 动 化 改 进 姚汉龙 江苏扬农化工集团有限公司扬州2 2 5 0 0 1 摘 要 介绍环氧树脂的间歇化生产，配以D C S系统 ， 合理选用仪表和阀门，以提高装置的自动化控 制水平。 关键词环氧树脂D C S 改进 江苏扬农化工集团有限公司 3 0 k t a 环氧树 脂工程为问歇生产工艺 ，针对此工艺人工作业量 大 ，自动化程度低 的状况 ，决定进行技术改进 ， 在采用 D C S系统后 ，使生产装 置的 自动化水平 上一个台阶，经开车运行证明设计是可行的。 1 工艺简述 环氧氯丙烷 (
2、E C H)通人预反应釜，在微 真空条件下 ，开动搅拌器 ，投入双酚 A，夹套通 蒸汽加热升温溶解 ，送人带锚式搅拌器的主反应 釜搅拌，从液碱高位槽滴加一定量液碱 ，夹套通 冷却水带走反应过程释放的热，以控制反应系统 温度。反应结束后 ，减压 回收过量的 E C H，E C H 的蒸气经冷凝器冷凝人接受器供重新使用。回收 结束后再从苯高位槽 加苯溶解 ，加第 二次 液碱 ， 反应结束后夹套通冷却水冷却、静止，把上层苯 树脂溶液抽吸到 回流脱水釜，下层的盐脚加苯萃 取一次 ，抽吸后放掉。在回流脱水釜进行回流蒸 馏，直至蒸出的苯清晰无水珠为止，冷却、静 置 ，经过滤至贮槽 ，沉降后抽人脱苯釜脱苯
3、，脱 苯后从釜中放出成 品。 2 存在的问题 该装置生产操作基本采用手动方法，工序间 隔长、劳动强度大、效率低 、计量不准确和 自动 化控制水平低 ，从而影响产 品的质量和产量 ，公 司决定对生产控制系统进行技术改进 。 3 改进 3 1 D C S系统的配置 根据工程 的特性 ，决定 选用浙 大 中控 D C S 系统的 E C S一1 0 0 ，P r o 2 5版本 的产 品。考虑到 整个工程的安全性及 自动化程度的可靠性 ，其主 控单元 、数转单元 、调节回路的 A I 单元 、A O单 元 、D O单元全部设置为冗余结构 ，同时设置大 量的 D I 点，用于操作人员对机泵、阀门的监控
4、， 用于程序执行中的连锁判断。装置的 I 0点规模 见表 1 。D C S系统设 3个控制站 ，4个操作站和 1 个工程师站 ，其配置见表 2 。 表 1 I O点规模统计 注：A I( 4 2 0 m A二线制) 2为冗余点；空开若干；电 源为 2 4 V，1 0 A。 表 2 E C S 一 1 0 0系统 配置 姚汉龙：工程师。1 9 8 7年毕业于南京化工动力专科学校化工仪表及 自动化专业。一直从事化工仪表 自动化的设计施工和现场 调试工作。联系电话 ：1 3 8 5 2 7 0 1 5 5 1 。 C HE MI C A L E N GI NE E R I N G D E S I G
5、N 4 _- r- 设计 2 0 0 8 ， 1 8 ( 3 ) 3 2 仪表和阀门选型 在 比较仪表产品的性能、可靠性和经济性的 基础上 ，根据工艺的要求合理进行仪表和阀门选 型 。 3 2 1 流量仪表 ( 1 )进料、出料工序涉及投料配比，选用 A B B质量流量计。 ( 2 )液碱滴加选用 A B B电磁流量计 。 ( 3 )保护 N 及加温蒸汽则选用 A B B的转子 流量计。 3 2 2 压力仪表 考虑到整个工艺基本上是正压条件和防腐性 要求 ，选用 E J A的系列产品。 3 2 3 液位仪表 根据工艺要求和物料特性，分别选用不同类 型的仪 表 ，如 E J A差 压变送 器 ，
6、MT S界 面计 ， 以及磁浮子液位变送器。 3 2 4 温度仪表 选用 P t l 0 0热电阻温度仪表。 3 2 5 称重仪表 采用梅特勒 一托利多的 P T P Nl 5 0 0 N F wC一 4 4 X 9 5 0 6 0 0 3 0产品。 3 2 6阀门 选用吴 中仪表股份有 限公 司带手轮 的调 节 阀，进 口 T Y C O二位阀和苏州东山防腐仪表阀门 有限公司的二位阀。 3 3实例 环氧树脂生产工艺由预反应 、主反应 、回流 脱水和脱苯 四部分组成。限于篇幅 ，仅以预反应 为例 。 预反应 流程 ：将环氧氯 丙烷 ( E C H)计 量 后人预反应 釜，打开真空阀门，控制为微
7、负压 ， 开搅拌，投入双酚 A ，关闭相关阀门、投料口， 抽真空、N 置换后，夹套通蒸汽升温，控制温 度使其充分溶解，用计量槽计量滴加碱液，控制 反应温度。保温静置2 h后，再次滴加液碱，控 制温度保温静置 l h ，使其充分反应后，翻料至 主反应釜 ，进入下一步反应 。改进前的预反应流 程见图 1 。 改进后预反应流程见图 2 。 从图 1与图2比较可以看出，为了满足 自动 图1 改进前的预反应流程图 图 2 改进后预 反应流程 图 化方案， 流程作了必要的调整： ( 1 )增加液碱称重控制系统， 保证滴加液 碱的准确性 。 ( 2 )增加 N 保护和蒸汽加热自控回路。 ( 3 )增加反应釜
8、蒸汽加热、水冷却 自控调 节回路 ，确保反应过程中能及时准确提供热量和 冷量。 ( 4 )增加反应釜排料控制，保证前后工序 反应的连续性。 ( 5 )增加进料、排料、进汽、排气、排水 的二位 自控 ，保证 自动化方案的实施。 ( 6 )在外围增加在线质量 流量计 ，直接 累 积出投料量，替代人工称量，减轻操作的劳动强 度。 ( 下转第 4 1页) 柴彦清等聚丙烯过程控制系统中的冗余设计 4 l 险程度 1 0 0 0倍到 1 0 0 0 0倍) 。 S I S系统 的冗余设计采用 S I L 3等级指定 的 冗余逻辑解决方案 ( 通常称之为安全 P L C) 。即 经 T U V安全认证 ，多
9、重 化的安全 可编程序 控制 器 ( S a f e t y P r o g r a m ma b l e L o g i c C o n t r o l l e r E S D) 。 选用西 门子生产的 $ 7 - 4 0 0 H系列 P L C，其内部带 有合理的冗余配置。S I S系统的传感器和最终控 制元件的冗余设计在现场控制层的冗余设计 时已 经进行 了全面考虑 ，在此不再赘述 。 S I S系统设置在现场 ，通过冗余线路与 D C S 系统实时数据通讯 ，在 D C S系统操作 站上显示 报警及打印。S I S系统设 工程师站 ，S O R ( 报警 事件顺序记录)站，相应的报警及
10、操作通过辅 助操作 台上开关、按钮 和 D C S系统 的操作 站来 完成。 2 3 仪表设备管理系统 ( A MS ) A MS 是 D C S的子系统 ，是对现场 仪表、调 节阀进行维护 、校验和故障诊断的管理系统 ，是 全场性的维护和故障诊断系统 的一个组成部分。 它具有与第三方软件的接口，用于高级的现场设 备诊断 、工 厂性能监视 和制 定维 护、测试 的计 划。其冗余设计与 D C S系统完全一致。 2 4 火灾和气体检测系统 【 F G D S ) F G D S为基 于 P E S ( 可 编程 电子 系统 ，P r o gra mm a b l e E l e c tr o n
11、 i c s S y s t e m)的冗余控制和监视 系统，独立于 D C S系统、S I S系统等单独设置 ， 接收现场控制层经冗 余设计 的可燃气体检测器 、 有毒气体检测器、火焰探测器、温感传测器、烟 感探测器和对射式红外探测器等的信号 ，自动启 动报警系统 ，并产生消 防联 动和装置 的紧急停 车，同时将火灾检测报警的信息传送到消防中心， 最大限度地达到冗余设计的 目的 ，保护人员 和设 备的安全。 3 其他 冗余技术 分为工作冗余 和非工作冗 余 ( 备 用冗余)两类。上面叙述的都是聚丙烯装置的 工作冗余 ，考虑系统的可用性与扩充 陛还做了一 些备用冗余。 所有软件配置系统 ( D
12、 C S ，S I S ，P L C )其处 理器 ( 软件) 和通讯 能力预 留 5 0 的冗余备用 容量( 注 意 ：这 是 指 可用 容量 ，不 是必 需 的 C P U或带宽容量) ，F A T终端硬件预留 2 0 的冗 余备用容量，机柜预 留 2 0 的冗余 空间以便将 来增加 L O卡件和接线端子，所有其他仪表系统 ( 包括电缆 、电源 、配电板 、电缆槽 、气源总管 和气源分配点及接线柜等)预留2 0 的冗余备 用容量 。 且冗余备用容量在系统内平均分配。 信息冗余是利用在数据中外加的一部分信息 位来检测或纠正信息在运算或传输亡 r 的错误而达 到容错的 目的。 4 结语 通过对
13、聚丙烯装置全面合理的冗余设计，使 系统在软件、硬件各个层级都具有冗余功能。增 加系统输人 的防护性和输 出的忠实性 ，方便了系 统维护。 参考文献 1 郭海涛 。阳宪惠 一种安全仪表 系统 S I L分配 的定 量方 法 J 化工 自动化及仪表，2 0 0 6 ， 3 3( 6 ) ： 6 5- 6 7 2 厉玉 鸣 化工仪表及 自动化 M北京 ：化学 工业出 版社 ，2 0 0 5 ( 收稿 t3期 ：2 0 0 8 0 32 4 ) ( 上接第4 6页) 4 效 果 装置开车实践证明，改进后的设计与原设计 相比有以下优点：缩短了批次问隔时问，使装 置的产能提高 2 0 左右；使原来定员为
14、8人 的操作 岗位 减少为 4人 ，起到 了减员增效 的效 果；提高了装置的自动化控制水平。 参考文献 1 上海树脂厂编环氧树脂 M 上海：上海人民出版 社 ，1 9 7 1 2 上海树脂厂编环氧树脂生产与应用 M 北京：石 油化工出版社 ，1 9 7 4 3 张永德编著 过程控制装置 M 北京： 化学工业出版 社 ，2 0 0 0 4 沈平编著时间滞后调节系统 M 北京： 化学工业 出舨社 ，1 9 8 5 5 鲁明休，罗安主编化工过程控制系统 M 北京 ： 化学工业出版社 。2 0 0 6 6 孟繁军主编石油化工装置过程控制设计手册 M 北京 ：中国石化出版社 ，1 9 9 5 ( 修改 回稿 2 0 0 8- 0 50 5 )
