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管道式流量計(jì)在有機(jī)溶劑測(cè)量中的應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù):1784 發(fā)布時(shí)間:2021-01-03 08:49:36
摘要:詳細(xì)介紹了通過反應(yīng)液料溫和升溫速率等工藝參數(shù)聯(lián)鎖控制管道式流量計(jì)夾套蒸汽調(diào)節(jié)閥的開啟度,對(duì)有機(jī)溶液進(jìn)行有效蒸發(fā)、冷凝分離,實(shí)現(xiàn)了脫溶單元操作的自動(dòng)運(yùn)行。
精細(xì)化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中需要使用各種大量的有機(jī)溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)、萃取溶劑,需要經(jīng)常采用脫溶單元操作回收溶劑用于重復(fù)使用。為避免人工控制方式的不穩(wěn)定性,采用了自動(dòng)化控制脫溶單元操作全過程,起到了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,改善勞動(dòng)條件,保障生產(chǎn)安全的效果。根據(jù)有機(jī)溶劑不同的沸點(diǎn)和表面逸出能,設(shè)置不同的工藝控制參數(shù)調(diào)節(jié)溶劑的蒸發(fā)和冷凝過程,通常使用的設(shè)備是間歇式夾套管道式流量計(jì),通過調(diào)節(jié)進(jìn)入夾套的蒸汽量控制管道式流量計(jì)內(nèi)料液的溫度和溶劑的蒸發(fā)量來實(shí)現(xiàn)脫溶單元操作,但是由于大型管道式流量計(jì)夾套換熱面積與容積比值小,加熱溫度滯后性較大,使用人工調(diào)節(jié)控制脫溶的效果差,在實(shí)際生產(chǎn)過程中公用蒸汽的溫度和壓力晝夜變化大,人工控制不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)暴沸沖料現(xiàn)象,造成安全、環(huán)保事故。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制的長(zhǎng)期跟蹤和摸索,我們利用 DCS 控制系統(tǒng)采用固定時(shí)間間隔,控制升溫速率,實(shí)現(xiàn)了大型夾套式管道式流量計(jì)回收有機(jī)溶劑的全自動(dòng)控制脫溶單元操作。
1 操作步驟
以脫溶回收二氯乙烷溶劑為例,將二氯乙烷升溫和脫溶過程分為三步,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際控制 PID 圖見圖 1,由于加熱滯后性比較大,夾套蒸汽閥的調(diào)節(jié)采用固定時(shí)間間隔調(diào)節(jié),控溫間隔為 300 s,即蒸汽調(diào)節(jié)閥的設(shè)定為每300 s 增加一個(gè)升溫梯度,不同階段升溫梯度不一樣,實(shí)際操作中又對(duì)蒸汽調(diào)節(jié)閥的*大開度進(jìn)行限位,保證蒸汽閥開度不會(huì)太大,可以有效防止沖料的風(fēng)險(xiǎn)。
(1)從室溫 25℃升溫到 50℃,用時(shí) 60 min,以 300 s為一個(gè)梯度區(qū)間,該步驟由于溫度較低,可以適當(dāng)提高升溫速率,升溫梯度 =(50- 25)/ 12=2.08℃/ 300 s,蒸汽閥*大開度為 40%。
(2)從 50℃升溫到 80℃,用時(shí) 240 min,以 300 s 為一個(gè)梯度區(qū)間,當(dāng)處于該步驟時(shí),二氯乙烷大量蒸發(fā),所以升溫梯度一定要平緩,實(shí)際升溫梯度 =(80- 50)/48 = 0.625℃/ 300 s,蒸汽閥*大開度限定在 25%,在實(shí)際生產(chǎn)中為了縮短脫溶時(shí)間,對(duì)蒸汽閥*小開度限制到5%,也就是蒸汽調(diào)節(jié)閥閥門開度在 5%~25%之間,在這一步還有一個(gè)特殊的限制條件,當(dāng)升溫速率大于 1.35℃/400 s 且蒸汽閥的閥門開度大于 16%,這時(shí)將夾套蒸汽閥關(guān)閉。通過這些控制方法既可以保證脫溶平穩(wěn),又能防止沖料事故的發(fā)生。
(3)從 80℃升溫到 105℃,用時(shí) 120 min。升溫梯度=(105- 80)/24 = 1.04℃/300 s,蒸汽閥*大開度為 40%。根據(jù)多次生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié),進(jìn)入該階段前 60 min,設(shè)定一個(gè)*低閥限 10%,可以避免釜溫波動(dòng)過大;在該階段后期,如果蒸汽閥長(zhǎng)時(shí)間保持較大的開度,就會(huì)造成反應(yīng)結(jié)束時(shí)釜溫沖到 110℃以上,影響二氯乙烷回收品質(zhì),所以在這一步有兩個(gè)特殊限制條件:①當(dāng)釜溫 >100℃,蒸汽閥門開度 >15%且持續(xù)保持 20 min 以上,升溫速率>1.05℃/400 s 時(shí),自動(dòng)關(guān)閉蒸汽閥;②當(dāng)該步進(jìn)行時(shí)間大于 95 min 且蒸汽閥門開度 >16%持續(xù)保持 400 s 時(shí),關(guān)閉蒸汽閥。
全過程升溫曲線見圖 2,從圖 2 可以看出,通過上述工藝參數(shù)的設(shè)定,從升溫開始到升溫結(jié)束,管道式流量計(jì)溫基本上是按照溫升梯度進(jìn)行升溫,當(dāng)出現(xiàn)溫升速率太快時(shí),蒸汽閥自動(dòng)關(guān)閉,無(wú)需人工參與,可以自動(dòng)控制管道式流量計(jì)料液溫度的平緩上升,實(shí)現(xiàn)脫溶單元操作自控運(yùn)行。
2 結(jié)果與討論
(1)反應(yīng)溫度是化工生產(chǎn)中重要的控制參數(shù),其穩(wěn)定性影響過程的熱平衡,通過將蒸汽調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定為遞增量,并控制反應(yīng)料液的升溫梯度和升溫速率,使溫度的變化量在可控范圍內(nèi)。
(2)升溫梯度的控溫間隔是 300 s,升溫速率的控溫間隔是 400 s,這兩個(gè)時(shí)間間隔都是在實(shí)踐中摸索出來的。升溫梯度的控溫間隔太短或太長(zhǎng)都會(huì)導(dǎo)致蒸汽調(diào)節(jié)閥開度忽大忽小,從而使釜溫變化大;升溫速率的控溫間隔是根據(jù)蒸汽調(diào)節(jié)閥打開一定時(shí)間后,溫度開始出現(xiàn)明顯變化來確定的。
(3)目前的管道式流量計(jì)只有一個(gè)釜溫和一臺(tái)夾套蒸汽調(diào)節(jié)閥配合調(diào)節(jié),可增加管道式流量計(jì)壓力和液位工藝控制參數(shù),從多維度共同對(duì)加熱蒸汽閥進(jìn)行控制,使溫度控制更加精準(zhǔn),同時(shí)徹底杜絕沖料事故的發(fā)生??梢栽O(shè)置多個(gè)升溫速率,不同的升溫速率對(duì)應(yīng)蒸汽閥門的不同開度,使實(shí)際升溫曲線更符合設(shè)定值。
3 結(jié)論
化工生產(chǎn)過程易燃、易爆、危險(xiǎn)化學(xué)品較多,容易發(fā)生超溫、超壓等現(xiàn)象,導(dǎo)致?;窙_冒或發(fā)生燃燒爆炸等設(shè)備和人身安全事故。為了避免發(fā)生事故,對(duì)高危生產(chǎn)工藝進(jìn)行自動(dòng)化控制,自動(dòng)化系統(tǒng)能夠在生產(chǎn)過程中自動(dòng)控制反應(yīng)的進(jìn)程,并實(shí)時(shí)監(jiān)控反應(yīng)壓力、溫度、攪拌電流、循環(huán)系統(tǒng)、物料泄漏等狀況,當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警,并聯(lián)鎖相關(guān)的設(shè)備,實(shí)現(xiàn)緊急停車,保證裝置安全,避免事故發(fā)生。采用 DCS 系統(tǒng)自動(dòng)控制脫溶單元操作,通過多段式控制升溫梯度和升溫速率可以*大限度地減少升溫滯后時(shí)間,減少加熱慣性的作用,使生產(chǎn)工藝平穩(wěn)運(yùn)行,有效提高產(chǎn)品質(zhì)量、收率,降低能耗,化學(xué)反應(yīng)器的容量向大型化發(fā)展,反應(yīng)放熱量大,控制其反應(yīng)溫度的平穩(wěn)已成為過程控制中的一個(gè)重點(diǎn)。通過在實(shí)際生產(chǎn)操作數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上運(yùn)用可編程控制器來自動(dòng)調(diào)節(jié)蒸汽閥門的開度,使控溫過程平穩(wěn),有效避免了階段溫度波動(dòng)及偏差較大,優(yōu)化了整個(gè)反應(yīng)過程的升溫曲線,利用分布式集中控制系統(tǒng)(DCS系統(tǒng))遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制化工操作,避免了脫溶沖料造成的危險(xiǎn)和環(huán)境污染,并使安全、環(huán)境、職業(yè)衛(wèi)生有進(jìn)一步的提升。
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1 操作步驟
以脫溶回收二氯乙烷溶劑為例,將二氯乙烷升溫和脫溶過程分為三步,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際控制 PID 圖見圖 1,由于加熱滯后性比較大,夾套蒸汽閥的調(diào)節(jié)采用固定時(shí)間間隔調(diào)節(jié),控溫間隔為 300 s,即蒸汽調(diào)節(jié)閥的設(shè)定為每300 s 增加一個(gè)升溫梯度,不同階段升溫梯度不一樣,實(shí)際操作中又對(duì)蒸汽調(diào)節(jié)閥的*大開度進(jìn)行限位,保證蒸汽閥開度不會(huì)太大,可以有效防止沖料的風(fēng)險(xiǎn)。
(1)從室溫 25℃升溫到 50℃,用時(shí) 60 min,以 300 s為一個(gè)梯度區(qū)間,該步驟由于溫度較低,可以適當(dāng)提高升溫速率,升溫梯度 =(50- 25)/ 12=2.08℃/ 300 s,蒸汽閥*大開度為 40%。
(2)從 50℃升溫到 80℃,用時(shí) 240 min,以 300 s 為一個(gè)梯度區(qū)間,當(dāng)處于該步驟時(shí),二氯乙烷大量蒸發(fā),所以升溫梯度一定要平緩,實(shí)際升溫梯度 =(80- 50)/48 = 0.625℃/ 300 s,蒸汽閥*大開度限定在 25%,在實(shí)際生產(chǎn)中為了縮短脫溶時(shí)間,對(duì)蒸汽閥*小開度限制到5%,也就是蒸汽調(diào)節(jié)閥閥門開度在 5%~25%之間,在這一步還有一個(gè)特殊的限制條件,當(dāng)升溫速率大于 1.35℃/400 s 且蒸汽閥的閥門開度大于 16%,這時(shí)將夾套蒸汽閥關(guān)閉。通過這些控制方法既可以保證脫溶平穩(wěn),又能防止沖料事故的發(fā)生。
(3)從 80℃升溫到 105℃,用時(shí) 120 min。升溫梯度=(105- 80)/24 = 1.04℃/300 s,蒸汽閥*大開度為 40%。根據(jù)多次生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié),進(jìn)入該階段前 60 min,設(shè)定一個(gè)*低閥限 10%,可以避免釜溫波動(dòng)過大;在該階段后期,如果蒸汽閥長(zhǎng)時(shí)間保持較大的開度,就會(huì)造成反應(yīng)結(jié)束時(shí)釜溫沖到 110℃以上,影響二氯乙烷回收品質(zhì),所以在這一步有兩個(gè)特殊限制條件:①當(dāng)釜溫 >100℃,蒸汽閥門開度 >15%且持續(xù)保持 20 min 以上,升溫速率>1.05℃/400 s 時(shí),自動(dòng)關(guān)閉蒸汽閥;②當(dāng)該步進(jìn)行時(shí)間大于 95 min 且蒸汽閥門開度 >16%持續(xù)保持 400 s 時(shí),關(guān)閉蒸汽閥。
全過程升溫曲線見圖 2,從圖 2 可以看出,通過上述工藝參數(shù)的設(shè)定,從升溫開始到升溫結(jié)束,管道式流量計(jì)溫基本上是按照溫升梯度進(jìn)行升溫,當(dāng)出現(xiàn)溫升速率太快時(shí),蒸汽閥自動(dòng)關(guān)閉,無(wú)需人工參與,可以自動(dòng)控制管道式流量計(jì)料液溫度的平緩上升,實(shí)現(xiàn)脫溶單元操作自控運(yùn)行。
2 結(jié)果與討論
(1)反應(yīng)溫度是化工生產(chǎn)中重要的控制參數(shù),其穩(wěn)定性影響過程的熱平衡,通過將蒸汽調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定為遞增量,并控制反應(yīng)料液的升溫梯度和升溫速率,使溫度的變化量在可控范圍內(nèi)。
(2)升溫梯度的控溫間隔是 300 s,升溫速率的控溫間隔是 400 s,這兩個(gè)時(shí)間間隔都是在實(shí)踐中摸索出來的。升溫梯度的控溫間隔太短或太長(zhǎng)都會(huì)導(dǎo)致蒸汽調(diào)節(jié)閥開度忽大忽小,從而使釜溫變化大;升溫速率的控溫間隔是根據(jù)蒸汽調(diào)節(jié)閥打開一定時(shí)間后,溫度開始出現(xiàn)明顯變化來確定的。
(3)目前的管道式流量計(jì)只有一個(gè)釜溫和一臺(tái)夾套蒸汽調(diào)節(jié)閥配合調(diào)節(jié),可增加管道式流量計(jì)壓力和液位工藝控制參數(shù),從多維度共同對(duì)加熱蒸汽閥進(jìn)行控制,使溫度控制更加精準(zhǔn),同時(shí)徹底杜絕沖料事故的發(fā)生??梢栽O(shè)置多個(gè)升溫速率,不同的升溫速率對(duì)應(yīng)蒸汽閥門的不同開度,使實(shí)際升溫曲線更符合設(shè)定值。
3 結(jié)論
化工生產(chǎn)過程易燃、易爆、危險(xiǎn)化學(xué)品較多,容易發(fā)生超溫、超壓等現(xiàn)象,導(dǎo)致?;窙_冒或發(fā)生燃燒爆炸等設(shè)備和人身安全事故。為了避免發(fā)生事故,對(duì)高危生產(chǎn)工藝進(jìn)行自動(dòng)化控制,自動(dòng)化系統(tǒng)能夠在生產(chǎn)過程中自動(dòng)控制反應(yīng)的進(jìn)程,并實(shí)時(shí)監(jiān)控反應(yīng)壓力、溫度、攪拌電流、循環(huán)系統(tǒng)、物料泄漏等狀況,當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警,并聯(lián)鎖相關(guān)的設(shè)備,實(shí)現(xiàn)緊急停車,保證裝置安全,避免事故發(fā)生。采用 DCS 系統(tǒng)自動(dòng)控制脫溶單元操作,通過多段式控制升溫梯度和升溫速率可以*大限度地減少升溫滯后時(shí)間,減少加熱慣性的作用,使生產(chǎn)工藝平穩(wěn)運(yùn)行,有效提高產(chǎn)品質(zhì)量、收率,降低能耗,化學(xué)反應(yīng)器的容量向大型化發(fā)展,反應(yīng)放熱量大,控制其反應(yīng)溫度的平穩(wěn)已成為過程控制中的一個(gè)重點(diǎn)。通過在實(shí)際生產(chǎn)操作數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上運(yùn)用可編程控制器來自動(dòng)調(diào)節(jié)蒸汽閥門的開度,使控溫過程平穩(wěn),有效避免了階段溫度波動(dòng)及偏差較大,優(yōu)化了整個(gè)反應(yīng)過程的升溫曲線,利用分布式集中控制系統(tǒng)(DCS系統(tǒng))遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制化工操作,避免了脫溶沖料造成的危險(xiǎn)和環(huán)境污染,并使安全、環(huán)境、職業(yè)衛(wèi)生有進(jìn)一步的提升。
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