雙氧水氧化尾氣芳烴回收處理控制系統研究

摘 要：文章以西門子S7-200為控制單元，結合DOP-A人機界面實現了尾氣芳烴的回收處理。該系統分自動和手動兩種運行模式，可設置各步驟的工藝參數，人性化的操作及調試功能，便于整套裝置達到最優的回收效果。

關鍵詞：尾氣；芳烴；回收；S7-200；DOP-A

中圖分類號：X701 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）17-0175-02

浙江善高化學有限公司擁有一套年產4萬t的雙氧水生產裝置，正常生產時氧化尾氣排放量5 500 Nm3/h。相配套的尾氣處理機組利用活性碳纖維吸附法，可回收氧化尾氣中所含的大量芳烴，回收效率可達90%以上，效果明顯。

1 工藝原理

利用微孔活性物質對溶劑分子或分子團的吸附力，當氧化尾氣通過吸附介質時，其中的有機溶劑被阻留下來，從而使氧化尾氣得到凈化處理。又根據分子熱運動理論，從外界給吸附體系熱能，提高了被吸附分子的熱運動能量，當分子熱運動力足以克服吸附力時，芳烴分子便從吸附體系中掙脫出來，吸附介質得到再生。

尾氣處理機組主體由吸附塔構成。吸附塔內裝填有一定數量活性碳纖維，利用活性炭纖維作為吸附材料，氧化尾氣經過吸附塔時，其中的重芳烴被吸附。氧化尾氣經處理后，芳烴含量達到國家排放標準就可排入大氣。吸附后的活性炭纖維用水蒸氣進行再生，再生蒸汽進冷凝器冷凝，溶劑和冷凝水進入分離器，利用兩者的比重差，溶劑和冷凝水得到分離，溶劑進入廢芳烴貯槽，冷凝水進入曝氣槽經曝氣處理后排放，氣體則回到設備前重新處理。全套設備共三臺吸附單元，每臺吸附單元根據設定的時間進行吸附、脫附、等待和干燥并自動切換。

2 控制系統

控制系統使用西門子S7-200程控器，對吸附設備工作流程進行全自動程序控制，操作人員只須送電并按啟動按鈕，系統即自動循環工作，操作十分簡便。人機界面使用臺達DOP-A系列觸摸屏，可對工藝流程、運行狀態、各種參數和報警信息等進行顯示，還可通過觸摸屏數據設定界面對時間設定值和溫度壓力等進行設定和修改。

S7-200是西門子公司生產的一款小型的可編程序控制器，以其超小體積，靈活的配置，強大的內置功能，多年來一直廣泛服務于各行各業。S7-200系列的強大功能能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現復雜控制功能。具有極高的性能/價格比。

本套裝置選用了CPU224+EM223+EM235實現控制功能。CPU224集成了14點輸入、10點輸出，共24個數字量I/O。它可連接7個擴展模塊，最大擴展至168點數字量I/O點或35路模擬量I/O點。CPU224有13 k字節程序和數據存儲空間，6個獨立的30 kHz高速計數器，2個獨立的20 kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。CPU224配有1個RS-485通訊/編程口，具有PPI通訊、MPI通訊和自由方式通訊能力，是具有較強控制能力的小型控制器。EM223：24VDC 8輸入、8輸出數字量擴展模塊。EM235：4路輸入和1路輸出模擬量擴展模塊。輸入端用于監控三個吸附箱的尾氣進氣閥、上擋板閥、蒸汽進氣閥、蒸汽出氣閥、干燥進氣閥的位置信號，以及各箱體溫度和蒸汽壓力。輸出端用于控制上述各閥門開關及蒸汽調節閥的開度。

臺達DOP-A系列觸摸屏是臺達公司較為實用的人機界面，支持多款PLC的通訊。畫面編輯簡便，利用運算巨集幫助PLC處理復雜的運算功能，并配合通訊巨集指令，使用者可以自行撰寫通訊協議，透過COM Port與特定系統相接。可同時支持兩個通訊port，可同時連接兩臺不同或是相同通訊協議的控制器。

以S7-200為例，可通過RS232（圖1）和RS485（圖2）兩種方式進行通訊。

3 運行窗口

監視窗口界面，如圖3所示。繪制了簡單的工藝流程圖，用戶可以通過該界面大致了解設備的工藝過程；顯示系統和各吸附單元運行狀態、溫度及各工況當前運行時間；同時實時顯示圖中各擋板閥、球閥的位置和電機的狀態；顯示各種壓力和濃度和以及各類泵的開泵次數。方便工作人員及時、準確、全面掌握系統的運行狀態。

設定窗口界面，如圖4所示。該窗口為人機對話的操作界面，工作人員可以根據實際的工況需求，實時更改運行參數，以滿足實際的工作要求。

根據工藝要求，自動運行時每臺吸附單元的脫附時間、等待時間、干燥時間可通過觸摸屏來設定，一般為兩塔并聯吸附，一塔再生。蒸汽調節閥的控制有兩種：自動方式，設定蒸汽壓力數值，PLC調用PID控制模塊根據設定值自動控制閥門開度。手動方式，蒸汽調節閥控制方式為手動，用上調和下調按鈕調整開度為一個固定值。

調試窗口界面，如圖5所示。為調試和手動操作時進行人機對話的操作平臺，便于日常檢修及調試。進入“手動控制”界面，通過觸摸各控制開關，可任意控制各個閥門的開啟和關閉。當設備自動運行時，通過控制程序的聯鎖，使手動控制不起作用。

4 結 語

裝置投入運行后回收效果明顯。以正常生產時尾氣數據進行計算，處理前芳烴濃度1 300 mg/m3，處理后芳烴濃度50 mg/m3，一年可回收60余噸，實現經濟效益40余萬元。

參考文獻：

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