化工厂氯化系统自动控制项目设计

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1、项目六：化工厂氯化系统自动 控制项目设计第八组目录v工艺说明、流程v任务控制分析v控制方案v仪表选型vDCS组态准备v需要完善的地方v甲醇法是生产甲烷氯化物的首选工艺，其核心是一 氯甲烷热氯化反应，关键设备是热氯化反应器。热 氯化反应器是一个分布参数、非线性、大滞后、多 变量强耦合的复杂控制对象。在实际的生产中，有 经验的工艺工程师和操作人员一般都能熟练应付各 种由恶劣工作环境带来的事件干扰，并对热氯化反 应过程工艺控制中的各项指标进行较好的协调。采 用DCS控制系统，对复杂的对象进行有效的控制。氯化反应工艺流程v 热氯化反应工艺流程如图所示。反应器为筒式，一氯甲烷气 体与氯气按配比送入第一喷

2、射器，第二喷射器喷射形成的负 压将出炉反应气的一部分和初塔返回气吸入，形成外循环以 移出反应器并使混合后的气体预热。预热后的气体送入热氯 化反应器中的第三喷射器，第三喷射器喷射形成的负压将反 应生成的一部分气体吸入内循环筒以形成内循环，由内循环 筒出来的混合气体被加热到一定温度后反应生成三氯甲烷、 四氯化碳、低氯化物和各种高氯化物气体，经空气冷却、淬 冷、硫酸干燥、冷凝后除去气体中的大部分高氯化物得到含 有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳的粗氯化液。热氯化反应工艺流程控制指标分析v工艺过程中，调节一氯甲烷和氯气二者的配 比，可控制三氯甲烷，四氯化碳产品的比例 。调节入、出炉气温度、返回气温度、反应

3、 器上、中、下部温度及温度分步梯度、反应 器的压力等以保证反应安全可靠的进行。其 中最关键的是控制反应器上部和中部的温度 。控制任务分析v热氯化反应过程出现的主要异常情况： 1）反应提前：反应器下部温度大于中部温度 ；v 2）反应推后：反应器上部温度大于中部温 度，出炉气温度高于工艺要求，在停止供给 燃料的情况下炉膛上部温度大于中部温度；v 3）反应带后移：包括反应器出炉气温度高 于炉内任何一点的温度 克服干扰措施v1）增加或减少Cl2和CH3CI的投入量以控制反应器 温度：当Cl2投入量大且反应器温度在规定的范围时 可不加入甲烷燃烧，但投入量的加大，不应超出规 定的氯比范围；v 2）控制二级

4、喷射器出口的混合气体温度：在空冷 管可用空气或者用水冷却；v 3）调节甲烷的燃烧量以控制炉膛温度；v 4）反应提前的调节：增加Cl2的投入量，降低二级 喷射器出口的混合气体温度；v 5）降低炉膛温度。前馈-反馈控制的引入v反馈控制的缺点v反馈控制必须有偏差才能进行调节，调节作用落后于干扰作 用；调节不及时，被控变量总是变化的。v前馈控制的缺点v单纯前馈不存在被控变量的反馈,即对于补偿的效果没有检验 的手段.这样在前馈作用的控制结果并没有最后消除被控变量 偏差时,系统无法得到这一信息而做进一步的校正.其次,由于 实际工业对象存在着多个干扰,为了补偿它们对被控变量的影 响,势必要设计多个前馈通道,

5、这就增加了投资费用和维护工 作量.此外前馈控制模型的精度也受多种因素的限制,对象特 性要受负荷和工况等因素的影响而产生漂移,必将导致干扰通 道和控制通道的变化,因此一个固定的前馈模型难以获得良好 的控制品质 前馈-反馈控制系统v前馈控制又称扰动补偿，它与反馈调节 原理完全不同，是按照引起被调参数变 化的干扰大小进行调节的。在这种调节 系统中要直接测量负载干扰量的变化， 当干扰刚刚出现并能被测出时，调节器 就能发出调节信号使调节量作相应的变 化，使两者在被调量发生偏差之前抵消 。因此，前馈调节对干扰的客服比反馈 调节及时。但是前馈控制是开环控制， 其控制效果需要通过反馈加以检验。前 馈控制器在测

6、出扰动之后，按过程的某 种物质或能量平衡条件计算出校正值。温度-流量前馈反馈控制方框图仪表选型v技术特点 v高精度：0.5%FS，1%FS，部分产品最高可达0.2%FS； 最小口径可达：2mm, 测量准确稳定；有耐磨型和耐腐 蚀型可供选择；耐压型：最高耐压可达35Mpa,解决工业过 程中大压力的难题；标准产品适用于测量与不锈钢 iCr18Ni9Ti、2Cr13及刚玉、硬质合金不起腐蚀作用，且 无纤维、颗粒等杂质的液体；高粘度液体可现场进行实液 标定后使用，以便保证最高精度；可根据要求定做非标准 产品，如低温、高压、高温产品v2.主要技术参数v环境温度：-2050v介质温度：-20120，低温产

7、品可做到50v输出电压幅值：高电平8V, 低电平0.8Vv供 电：脉冲信供电DC12V10 ，电流：10mA, 电 流420MA输出，供电24VD传输距离：电流输出型传感 器至显示仪表距离可达700-1000mv3.产品型号LWGY-15公称通径为15(mm)流量范围0.6-6( /h) 最大工作压力6.3-35（Mpa）安装形式为螺纹 高精度 0.5， LWGY-15型涡轮 流量传感器安装要求v.使用安装v（1）传感器的安装方式根据规格不同，采用螺纹或法兰连接。v（2）传感器可水平、垂直安装，垂直安装时液体方向必须向上。液体 应充满管道，不得有气泡。v (3）安装时，液体流动方向应与传感器外

8、壳上指示流向的箭头方向一致 。传感器上游端至少应有20倍公称通径长度的直管段，下游端应不少于 5倍公称通径长度的直管段。如：LWGY15，公称通径为15mm的流量 计，前直管段应大于30cm，后直管段应大于7.5cm。v(4)传感器应远离外界电场、磁场，必要时应采取有效屏蔽措施，以避免 外来干扰。v(5)为了检修时不致影响液体的正常输送，建议在传感器的安装处，安装 旁通管道。v(6)传感器露天安装时，请做好放大器及插头处的防水处理。热电阻v德国进口芯片 精度高，一致性好 固定螺纹安装 互换型好 铜电阻Cu50-50 150（0.30+0.006t ）0.12Cu1000.10热电阻温度传感器

9、T-10热电阻接线v两线制热电阻测量方法不能消除导线电阻误 差，适合不需要精确温度测量的场合，使用 时可以预先测量出导线的电阻，折合成温度 后在测量结果中扣除，当然这是一种粗略的 补偿方法。 四线制热电阻测量方法能够完全消除导线电 阻的误差，适合实验室内进行精密的电阻测 量使用，由于导线比较多，在工业测量中感 觉比较复杂，一般不采用四线制测量方法。 三线制热电阻测量方法是比较常用的方法， 既能消除导线电阻误差，接线也比较简单， 是比较专业的温度测量方法。消除导线电阻 的前提是：三根导线是相同的材质、相同的 线径、相同的长度 v第一种是正确的方法，能完全消除导线电阻 的误差。 第二种方法也能工作

10、，但导线电阻误差不能 消除。 第三种方法是错误的接线，模块不能正常采 集温度数据 电压最高为A，电压最低为C B、C，和传感器相连 v技术规范：v基本设计：GB/T 17213.1 v测 试：ASME B16.104 v2.产品规格：v产品型号：ZDLPv尺寸范围：DN15DN300v压力等级：1.66.4MPav壳体材料：碳钢、不锈钢v适用介质：气体、液体、蒸汽 v操作方式：气动v.技术参数：v固有流量特性:直线、等百分比v工作温度t():-20200、-40250、-40 450、-60450v信号范围(DC):010mA、420mA、15V 、010Vv电源电压:220V、50Hzv作用

11、方式:电开式(K)、电关式(B) ZDLP电子式电动单座 调节阀控制点流程图测点清单测点分类统计表DCS系统硬件配置表需完善的地方v1、安全生产的基本原则 安全第一 安全生产，人人有责 安全生产，重在防御 2、安全生产中的人身安全 人身防护 厂内交通安全v安全生产中的电气安全v化工生产对电气的要求：易燃易爆、环境恶劣有毒、腐蚀严重v人身防护：触电对人身的危害、触电房事、影响触电危险程度的因素：v防触电的措施：提高电气设备完好状态，加强绝缘、提高电气工程质量 监理健全规章制度、树立“安全第一”的自我保护意识，工作严肃认真、 全面应用漏电保护装置、保护接地和接零v触电急救：低压线路急救、高压线路触电 4、安全责任、检查、教育、管理 贯彻执行安全生产责任制 抓好安全教育 开展安全检查活动 加强安全管理