控制系统在蒽醌法生产双氧水中的应用

郭军

摘要 本文阐述了蒽醌法生产双氧水的生产过程原理及流程；影响双氧水生产的主要工艺指标；自动控制原理应用于双氧水生产；生产中主控室微机控制系统的形式。

关键词 双氧水工艺流程；控制系统

中图分类号O6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）43-0113-02

1 蒽醌法生产双氧水的生产过程

1.1蒽醌法生产双氧水的原理

以2-乙基蒽醌﹝EAQ﹞为载体，以重芳烃﹝AH﹞及磷酸三辛酯﹝TOP﹞为混合溶剂，配制成具有一定组份的溶液，将该溶液与氢气一起通入一装有触媒的固定氢化器，在一定的压力和温度下，进行氢化反应得到相应的氢蒽醌﹝HEAQ、H4HEAQ﹞，该溶液再被氧气氧化，溶液中的氢蒽醌还原为蒽醌，同时生产出双氧水﹝H2O2﹞。利用H2O2在水及工作液中溶解度不同，用纯水萃取含H2O2的工作液，双氧水极易溶解于水，从工作液进入水中，而水﹝纯水﹞与工作液是不溶的，这样得到的水溶液还含有杂质，再使该溶液经重芳烃净化处理及氮气吹扫，即得到35%的双氧水，经萃取后的工作液再经除水，回到氢化工序继续使用。下面是反应方程式：

1.2蒽醌法生产双氧水装置流程

蒽醌法生产双氧水的设备中，除了固定床、氧化塔、萃取塔、净化塔外，还有其它辅助设备。整个工艺过程包括氢化、氧化、萃取、净化、后处理等过程。

2 蒽醌法生产双氧水的主要工艺指标作用及影响生产的主要因素

2.1主要工艺指标的作用

在生产流程中，每个工序是温度、压力、工作液流量、效率等都必须按照一定的指标生产，出现问题，微机监视员要及时调节，这样才能使生产正常运行，生产出符合要求的产品。

2.2进出水平衡、物料比平衡

双氧水的生产中，进、出水平衡很重要，如果稍一疏忽，就会出现事故。

配制中，重芳烃和磷酸三辛酯比例必须是3:1、蒽醌含量为110g/L~120g/L。

2.3工作液中重芳烃的含量对生产的影响：

工作液中的重芳烃是一种溶剂，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，在萃取净化过程中，重芳烃又能除去过氧化氢中的蒽醌及其他有机杂质。

工作液中的重芳烃含量为630mL/L，如果重芳烃含量低于指标，则净化塔净化效果不好，如果重芳烃含量过多，则溶液配比不对，磷酸三辛酯含量过少，工作液中的氢蒽醌容易析出，使固定床气液分离器出料不畅，液位上涨，固定床阻力过大，氢化液冷却器流出不畅，影响氢化效率，整个工艺生产过程不平衡，所以一定要控制好工作液中重芳烃的含量。

2.4刚开车时，萃取塔中纯水加入量的位置对生产的影响

萃取塔刚开车时纯水加入量应在塔的2/3处为合适。当工作液进入后，应达到的要求是：缓慢调节流量由小到大，并注意检查有无跑冒泄漏现象，若发现有应立即消除；观察萃取塔顶液位计中水与工作液界面是否控制在要求范围内，如果界面太低，则向塔内补充纯水，反之则应从塔底慢慢放出至界面调整到要求范围内；从萃取塔各处视镜观察塔内筛板下工作液层和工作液通过筛板后的分散情况，观察水相是否清洁透明。有无乳化现象。如水相不洁净，可以在塔底放净口慢慢放水，同时向塔内补充水，直至水净为止。

2.5萃取塔液泛对生产的影响

液泛指塔顶水位不下降，纯水加不进去，筛板下工作液层增厚，没降液管，使工作液在塔内积聚。原因有5种：即进塔氧化液流量大；萃取液流出量过大；降液管堵塞；酸度不够，塔内工作液与水发生乳化；筛孔堵塞。处理办法：调节氧化液流入量；调节萃取液流出量；停车清理堵塞物，必要时拆塔处理；调整氧化液及纯水酸度；停车清理，必要时拆塔疏通。

3 蒽醌法生产双氧水装置控制

3.1自动控制和自动控制系统的基本概念

在没有人直接参与的情况下，通过控制器，使被控对象或被控过程具有预定的状态和性能，这样一个过程称为自动控制。

控制器和被控对象的总合称为控制系统，两者组合在一起共同完成确定的任务。

对于稳定的自动控制系统，一定的控制输入，就有相应的确定的输出。系统的这个输出常常称作系统对控制输入的响应，它是时间的函数，自动控制的目的就是保证系统对控制输入有满意的响应。我们常采用反馈控制。

3.2反馈控制对系统的影响

一般说来，我们常采用PID负反馈控制。双氧水的生产过程采用的就是PID负反馈控制。在负反馈控制系统中，自动调节器和被控对象构成闭合回路，在回路中，只有负反馈作用才可缓解对象中的不平衡，使系统稳定，才能达到自动控制的目的。图1是生产过程简单控制系统方框图：其中Gd(s)是包括调节器、被控对象和测量变送元件在内的广义被控对象的传递函数，Gc(s)是调节器，e=y-r.

双氧水的生产过程采用了PID控制，使系统稳定生产。PID控制中，参数整定很重要，若参数整定不合适，反而会适得其反，不能发挥各种调节动作应有的作用。

4 分布式控制系统在双氧水生产微机控制中的应用

4.1分布式控制系统

分布式控制系统﹝DCS﹞又称集散系统，它综合了计算机技术、控制技术、通信技术和图形显示等技术，形成了以微处理为核心的系统。双氧水的生产引用分布式控制系统，生产出合格产品—35%的双氧水，正是因为分布式控制系统有许多优点：控制分散、信息集中；高度的灵活性和可靠性；较强的数据通信能力；友好而丰富的人机联系；极高的可靠性。

4.2分布式控制系统的分析

分布式控制系统的最终目的是实现生产过程的自动化。也就是对工业过程进行监视、操作、自动控制各生产管理，分别由操作站、计算机以及控制器来完成。可以修改控制回路的设定值、改变调节器的整定参数、启停某些泵机或开闭阀门等。

DCS的系统组态也是很方便的，用户不用编程，就可以选择控制策略，构成控制系统，绘制显示图表，建立有关数据，生成所需的应用软件。

5结论

本系统自投入运行以来，无故障发生，生产双氧水的系统运行良好，控制准确可靠，操作简单，维护方便，节约劳动力，提高产品质量，降低消耗的目的，生产出了合格的双氧水产品，为企业创造了可观的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]韩山.磷酸三辛酯生产及在双氧水中的应用.精细化工原料及中间体，2003(9)：20-21.

注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”