离子膜烧碱系统电解工序控制系统设计

摘要

离子膜烧碱生产以固体盐为原料，采用离子膜电解方法生产烧碱、氯气和氢气。离子膜烧碱生产的核心就是电解工序，电解工序的工艺生产指标要求十分严格，控制要求是整个烧碱生产中最为复杂的部分。本课题依托40万吨/年离子膜烧碱（二期）项目的控制系统,主要针对电解工序生产工艺及控制要求研究设计控制系统。本课题分析了电解工序的控制算法、控制策略，采用和利时HOLLiAS MACS V6 DCS控制系统。 本课题在深入了解了40万吨/年离子膜烧碱（二期）项目电解工序生产工艺的基础上，对电解工序控制系统从以下几个方面进行研究设计： 第一、离子交换树脂塔的程序控制方案。进入电解槽的盐水，需先通过离子交换树脂塔使其Ca2+、Mg2+小于要求值。为保证树脂塔运行可靠，设计三台树脂塔循环运行方式，其中两台在线运行，一台离线再生，运行的树脂塔需 24 小时进行一次切换，切换操作自动进行。根据树脂塔控制过程要求，设计了树脂塔运行、再生、水洗的精准自动切换，酸碱加入量的自动调节控制，并设计不同的操作选择方式及异常情况下的报警联锁，使树脂塔的运行实现完全安全自动控制，减少人工操作强度，提高精制盐水的工艺指标及控制精度。 第二、主要过程参数控制方法设计。进电解槽盐水流量控制、电解槽加酸量流量控制、氯氢压差控制等，这几个控制参数对电解槽工艺指标影响很大，并且影响电解槽的安全稳定运行，对电解槽及离子膜的使用寿命也有很大影响，本课题以重要控制参数为例，分析流量与电解槽实时电流的函数关系，采用PID控制方法，实现了电解生产过程中流量、压力等过程参数的自动稳定控制。 第三、电解槽安全联锁控制。离子膜烧碱系统生产主要采用以原盐为原料，离子膜电解盐水的方法，生产氯气、氢气和烧碱等易燃、易爆、具有强腐蚀性的化工产品。在生产过程中，电解槽生产危险因素很多，容易引发安全事故。因此，对电解槽设计一套安全联锁控制程序，实现异常情况下的自动应急处理与报警，保证操作人员及电解槽的安全。安全联锁控制程序包括电解槽的单台槽联锁和电解槽公共联锁两个部分。 电解工序控制系统的设计及实现对降低电解工艺操作人员劳动强度，提高电解生产的工艺控制精度，保证烧碱产品的产量和合格率方面有实际意义。并且自动控制能够克服手动操作可能造成的控制和观察失误，增强安全性能，实现离子膜烧碱电解生产的安全稳定运行。

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附表索引

第1章 绪 论

1.1课题来源和背景

1.2国内外电解槽及控制系统发展现状

1.3 课题研究的主要内容

1.4 本章小结

第2章 工艺简介与控制方法

2.1 电解工序工艺流程简述

2.2 电解过程控制方法

2.3 本章小结

第3章 控制系统的硬件设计与实现

3.1控制系统的组成

3.2控制系统硬件结构

3.3 系统网络结构

3.4系统负荷估算

3.5 控制系统冗余设计

3.6 控制系统的供电及接地要求

3.7 本章小结

第4章 控制系统软件设计

4.1 控制系统软件

4.2 监控软件

4.3 通讯软件

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢