周鑫

(中國天辰工程有限公司，天津 300400)

硫銨單元是己內(nèi)酰胺生產(chǎn)裝置的主要單元之一。環(huán)己酮肟在發(fā)煙硫酸作用下，發(fā)生Beckmann重排反應，生成己內(nèi)酰胺。重排反應產(chǎn)物粗己內(nèi)酰胺及過量發(fā)煙硫酸進入中和結晶系統(tǒng)，在硫銨裝置內(nèi)實現(xiàn)己內(nèi)酰胺與過量發(fā)煙硫酸的分離。為達到分離目的，重排液中的硫酸需使用氨中和，生成硫銨?；瘜W反應式如式(1)所示：

(1)

反應生成的硫銨通過結晶從液相中分離出來，硫銨生產(chǎn)流程如圖1所示。

圖1 硫銨生產(chǎn)流程示意

1 控制方案簡介

硫銨生產(chǎn)主要包括中和結晶和硫銨干燥兩個生產(chǎn)過程。在中和結晶生產(chǎn)過程中，需要控制重排液進料和氣氨進料的質量流量，通過進料管路上的流量控制閥調(diào)節(jié)進料流量，設置單回路控制。同時為達到兩種進料的物料平衡，在控制系統(tǒng)上設置兩種進料的雙閉環(huán)比值控制。

在硫銨干燥過程中，由就地PLC直接控制離心機，DCS通過與PLC通信間接控制離心機。經(jīng)由離心機進行固液分離后得到的潮濕硫銨進入到流化床后，需要控制流化床的溫度，使硫銨產(chǎn)品達到最優(yōu)的干燥狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)流化床入口的蒸汽進量來控制流化床內(nèi)部的溫度?？刂葡到y(tǒng)結構如圖2所示。

圖2 DCS控制結構示意

1.1 中和結晶生產(chǎn)過程

經(jīng)過Beckmann反應后，重排液與氣氨一起進入中和結晶器，反應生成的硫銨漿液分別進入到對應的稠厚器。中和結晶過程的2個重要原料重排液和氣氨的進料流量在DCS中采用PID控制，其中主控制回路為重排液質量流量，副控制回路為氣氨質量流量，2個控制回路構成雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。根據(jù)生產(chǎn)過程需求，需要滿足進料重排液質量流量與氣氨質量流量的比值約為1∶5，所以該處比值設定為0.2，以此來滿足穩(wěn)定的匹配與進料狀態(tài)。

在中和結晶反應過程中，較重要的為物料的進料平衡，均為單回路控制，在DCS上設置PID控制器即可調(diào)節(jié)。涉及相關物料進出閥門、機泵以及反應器的聯(lián)鎖邏輯控制，特別是報警等所帶來的聯(lián)鎖需求，在DCS中進行相關設置。

1.2 硫銨干燥過程

在得到中和結晶產(chǎn)物硫銨漿液后，要進一步分離干燥，才能得到干燥的硫銨粉末成品。

1.2.1離心機控制及聯(lián)鎖設置

根據(jù)工藝需求共設置了3套離心機接收上游硫銨漿液，正常運轉時，離心機采取“兩開一備”，輪流交替進行工作。

離心機采用PLC控制，通過ModBus 485通信協(xié)議將整體運行狀態(tài)上傳到DCS，由DCS做上層監(jiān)控。為了信號傳輸?shù)姆€(wěn)定安全，離心機部分重要的狀態(tài)檢測信號，通過硬接線的方式接入到DCS機柜室，由DCS進行監(jiān)控并且聯(lián)鎖控制。當離心機出現(xiàn)正常運行停止狀態(tài)或者聯(lián)鎖停機時，在DCS側會聯(lián)鎖關閉離心機的進料控制閥。離心機的運行過程狀態(tài)及聯(lián)鎖見表1所列。

1.2.2流化床干燥控制

流化床干燥過程共設置2套流化床，流化床A接收離心機A和B的物料，流化床B接收離心機C和B的物料，2套流化床同時運轉工作，由于流化床成套所配帶的儀表和閥門較多，并且這些儀表和閥門并未在一個完整的撬塊上，所以該部分的控制并沒有配置流化床專用的就地PLC控制器，所有儀表和閥門的監(jiān)控均在DCS上來完成。

表1 離心機的運行狀態(tài)及聯(lián)鎖

在流化床干燥過程中，主要需要控制流化床的溫度，通過蒸汽量來調(diào)節(jié)，通過蒸汽閥的調(diào)節(jié)使流化床溫度平衡到工作溫度，該處采用單回路控制。另外，流化床的出口風壓力需要保持一個微負壓的狀態(tài)，該處通過流化床的出口引風機來調(diào)節(jié)壓力，組成一個單回路的壓力控制結構。流化床的風機由馬達控制中心(MCC)直接控制，部分信號由DCS來監(jiān)控。DCS通過硬接線的方式獲取風機的運行狀態(tài)故障、運行狀態(tài)監(jiān)測等信號，并進行間接的停止和速度調(diào)節(jié)控制。

風機上帶有溫度測量傳感器，信號直接接入DCS中，在DCS中進行監(jiān)控和報警設置；同時每套風機配置了2個振動傳感器，也直接接入DCS進行監(jiān)控和報警設置。

2 硫銨輸送過程控制

流化床干燥后的硫銨經(jīng)傳送帶輸送至料倉中存儲，共設置6個料倉來滿足不同包裝規(guī)格的硫銨包裝生產(chǎn)。由于硫銨輸送工段存在粉塵，所以在輸送流程內(nèi)的所有設備并未設置就地控制器，以免因粉塵造成就地控制器的故障以及維護不便。這些成套設備又由不同供貨商供貨，設備間無法完成就地的連接通信以及控制，所以這些設備的控制均由硬接線的方式接入DCS，由DCS完成直接監(jiān)控。其中，料倉的工作狀態(tài)沒有信號傳輸至DCS，需要通過犁式卸料器的工作狀態(tài)來判斷料倉的工作狀態(tài)，見表2 所列，其中O代表犁式卸料器運行，X代表犁式卸料器未運行。

表2 料倉運行邏輯判斷

由表2可知，硫銨輸送過程通過在DCS上的順控設置來完成對這些設備的控制和狀態(tài)監(jiān)測，以及整個輸送過程的控制，滿足硫銨產(chǎn)品送至目的料倉同時減少現(xiàn)場環(huán)境粉塵的目的。

3 結束語

在整個硫銨生產(chǎn)與輸送過程中包含有大量的成套設備，并且來自不同的供貨商，設備間由于內(nèi)在和外在的原因無法實現(xiàn)就地有效地連接通信，利用DCS控制系統(tǒng)可以有效地提高生產(chǎn)效率，確保系統(tǒng)運行正常、穩(wěn)定，不但節(jié)約了設備及生產(chǎn)控制的成本，還使整個硫銨生產(chǎn)及輸送過程的可靠性及便利維護得到了保障。