控制系統在蒽醌法生產雙氧水中的應用

郭軍

摘要 本文闡述了蒽醌法生產雙氧水的生產過程原理及流程；影響雙氧水生產的主要工藝指標；自動控制原理應用于雙氧水生產；生產中主控室微機控制系統的形式。

關鍵詞 雙氧水工藝流程；控制系統

中圖分類號O6 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0113-02

1 蒽醌法生產雙氧水的生產過程

1.1蒽醌法生產雙氧水的原理

以2-乙基蒽醌﹝EAQ﹞為載體，以重芳烴﹝AH﹞及磷酸三辛酯﹝TOP﹞為混合溶劑，配制成具有一定組份的溶液，將該溶液與氫氣一起通入一裝有觸媒的固定氫化器，在一定的壓力和溫度下，進行氫化反應得到相應的氫蒽醌﹝HEAQ、H4HEAQ﹞，該溶液再被氧氣氧化，溶液中的氫蒽醌還原為蒽醌，同時生產出雙氧水﹝H2O2﹞。利用H2O2在水及工作液中溶解度不同，用純水萃取含H2O2的工作液，雙氧水極易溶解于水，從工作液進入水中，而水﹝純水﹞與工作液是不溶的，這樣得到的水溶液還含有雜質，再使該溶液經重芳烴凈化處理及氮氣吹掃，即得到35%的雙氧水，經萃取后的工作液再經除水，回到氫化工序繼續使用。下面是反應方程式：

1.2蒽醌法生產雙氧水裝置流程

蒽醌法生產雙氧水的設備中，除了固定床、氧化塔、萃取塔、凈化塔外，還有其它輔助設備。整個工藝過程包括氫化、氧化、萃取、凈化、后處理等過程。

2 蒽醌法生產雙氧水的主要工藝指標作用及影響生產的主要因素

2.1主要工藝指標的作用

在生產流程中，每個工序是溫度、壓力、工作液流量、效率等都必須按照一定的指標生產，出現問題，微機監視員要及時調節，這樣才能使生產正常運行，生產出符合要求的產品。

2.2進出水平衡、物料比平衡

雙氧水的生產中，進、出水平衡很重要，如果稍一疏忽，就會出現事故。

配制中，重芳烴和磷酸三辛酯比例必須是3:1、蒽醌含量為110g/L~120g/L。

2.3工作液中重芳烴的含量對生產的影響：

工作液中的重芳烴是一種溶劑，它能溶解2—乙基蒽醌和磷酸三辛酯配成一定比例的工作液，在萃取凈化過程中，重芳烴又能除去過氧化氫中的蒽醌及其他有機雜質。

工作液中的重芳烴含量為630mL/L，如果重芳烴含量低于指標，則凈化塔凈化效果不好，如果重芳烴含量過多，則溶液配比不對，磷酸三辛酯含量過少，工作液中的氫蒽醌容易析出，使固定床氣液分離器出料不暢，液位上漲，固定床阻力過大，氫化液冷卻器流出不暢，影響氫化效率，整個工藝生產過程不平衡，所以一定要控制好工作液中重芳烴的含量。

2.4剛開車時，萃取塔中純水加入量的位置對生產的影響

萃取塔剛開車時純水加入量應在塔的2/3處為合適。當工作液進入后，應達到的要求是：緩慢調節流量由小到大，并注意檢查有無跑冒泄漏現象，若發現有應立即消除；觀察萃取塔頂液位計中水與工作液界面是否控制在要求范圍內，如果界面太低，則向塔內補充純水，反之則應從塔底慢慢放出至界面調整到要求范圍內；從萃取塔各處視鏡觀察塔內篩板下工作液層和工作液通過篩板后的分散情況，觀察水相是否清潔透明。有無乳化現象。如水相不潔凈，可以在塔底放凈口慢慢放水，同時向塔內補充水，直至水凈為止。

2.5萃取塔液泛對生產的影響

液泛指塔頂水位不下降，純水加不進去，篩板下工作液層增厚，沒降液管，使工作液在塔內積聚。原因有5種：即進塔氧化液流量大；萃取液流出量過大；降液管堵塞；酸度不夠，塔內工作液與水發生乳化；篩孔堵塞。處理辦法：調節氧化液流入量；調節萃取液流出量；停車清理堵塞物，必要時拆塔處理；調整氧化液及純水酸度；停車清理，必要時拆塔疏通。

3 蒽醌法生產雙氧水裝置控制

3.1自動控制和自動控制系統的基本概念

在沒有人直接參與的情況下，通過控制器，使被控對象或被控過程具有預定的狀態和性能，這樣一個過程稱為自動控制。

控制器和被控對象的總合稱為控制系統，兩者組合在一起共同完成確定的任務。

對于穩定的自動控制系統，一定的控制輸入，就有相應的確定的輸出。系統的這個輸出常常稱作系統對控制輸入的響應，它是時間的函數，自動控制的目的就是保證系統對控制輸入有滿意的響應。我們常采用反饋控制。

3.2反饋控制對系統的影響

一般說來，我們常采用PID負反饋控制。雙氧水的生產過程采用的就是PID負反饋控制。在負反饋控制系統中，自動調節器和被控對象構成閉合回路，在回路中，只有負反饋作用才可緩解對象中的不平衡，使系統穩定，才能達到自動控制的目的。圖1是生產過程簡單控制系統方框圖：其中Gd(s)是包括調節器、被控對象和測量變送元件在內的廣義被控對象的傳遞函數，Gc(s)是調節器，e=y-r.

雙氧水的生產過程采用了PID控制，使系統穩定生產。PID控制中，參數整定很重要，若參數整定不合適，反而會適得其反，不能發揮各種調節動作應有的作用。

4 分布式控制系統在雙氧水生產微機控制中的應用

4.1分布式控制系統

分布式控制系統﹝DCS﹞又稱集散系統，它綜合了計算機技術、控制技術、通信技術和圖形顯示等技術，形成了以微處理為核心的系統。雙氧水的生產引用分布式控制系統，生產出合格產品—35%的雙氧水，正是因為分布式控制系統有許多優點：控制分散、信息集中；高度的靈活性和可靠性；較強的數據通信能力；友好而豐富的人機聯系；極高的可靠性。

4.2分布式控制系統的分析

分布式控制系統的最終目的是實現生產過程的自動化。也就是對工業過程進行監視、操作、自動控制各生產管理，分別由操作站、計算機以及控制器來完成。可以修改控制回路的設定值、改變調節器的整定參數、啟停某些泵機或開閉閥門等。

DCS的系統組態也是很方便的，用戶不用編程，就可以選擇控制策略，構成控制系統，繪制顯示圖表，建立有關數據，生成所需的應用軟件。

5結論

本系統自投入運行以來，無故障發生，生產雙氧水的系統運行良好，控制準確可靠，操作簡單，維護方便，節約勞動力，提高產品質量，降低消耗的目的，生產出了合格的雙氧水產品，為企業創造了可觀的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]韓山.磷酸三辛酯生產及在雙氧水中的應用.精細化工原料及中間體，2003(9)：20-21.

注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”