过硫酸盐生产装置DCS控制系统
阅读：2发布：2021-05-12
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1.一种过硫酸盐生产装置DCS控制系统，其特征在于，它包括DCS控制系统、过硫酸铵生产装置、过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置；DCS控制系统包括两个主控制器、两个交换器、多个操作站；两个主控制器分别通过交换器与操作站连接；两个主控制器分别用于生产过程的实时控制，其中，第一主控制器用于过硫酸铵生产装置的实时控制，第二主控制器用于过硫酸钠、过硫酸钾生产装置的实时控制；两个交换器分别用于两个主控制器与操作站之间的操作信息、状态信息通讯，操作人员通过操作站将操作指令发送给主控制器，主控制器则将实时状态发送到操作站，完成实时通讯、操作、控制；在过硫酸铵生产装置现场设置有现场I/O站，在过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置的现场也设置有现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备的PLC控制器与现场I/O站连接；各现场I/O站分别通过DP总线与DCS控制系统的主控制器连接。
2.如权利要求1所述的过硫酸盐生产装置DCS控制系统，其特征在于，两个主控制器中，第一主控制器下拖3个I/O控制柜，3个I/O控制柜与过硫酸铵生产装置现场的所有AI、AO、DI、DO点连接，负责过硫酸铵生产装置现场所有AI、AO、DI、DO点的实时监控，并与现场所有带PLC控制器的设备的PLC控制器连接，进行实时通讯；第二主控制器下拖两个I/O控制柜，每个I/O控制柜分别与过硫酸钠生产装置、过硫酸钾生产装置现场的所有AI、AO、DI、DO点连接，负责过硫酸钠、过硫酸钾生产装置现场所有AI、AO、DI、DO点的实时监控，并与现场所有带PLC控制器的设备的PLC控制器连接，进行实时通讯。
3.如权利要求1所述的过硫酸盐生产装置DCS控制系统，其特征在于，过硫酸铵生产装置现场设置三个现场I/O站即设有三台I/O设备，现场I/O站的输入/输出设备通过profibus_DP总线与第一主控制器连接和通讯；三个现场I/O站将生产现场包括原料配置及投料系统、电解整流系统、电解反应系统、通氨系统、冷冻结晶系统、离心分离系统、过硫酸铵蒸发回收系统、冷却水循环系统、干燥系统、尾气处理系统在内的各系统各现场运行设备的运行信息，尾气中含氨和含尘气体的检测信息及环保处理设施的运行信息，以及所有带PLC控制器的设备包括四套电解整流设备、离心机、冷冻机、物料输送设备的运行信息，通过DP总线传送到DCS控制系统的中央控制室的操作站，同时操作站的操作员发出的所有操作指令将通过DP总线进入此三台I/O设备以及与各台I/O设备相连的各台现场运行设备的PLC控制器。
4.如权利要求1所述的过硫酸盐生产装置DCS控制系统，其特征在于，在过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置的现场各设置1个现场I/O站,即在过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置各设有1个I/O控制柜，现场I/O站的输入/输出设备通过profibus_DP总线与第二主控制器连接和通讯；现场I/O站将生产现场包括过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钠或者过硫酸钾合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统、母液处理系统、冷却水循环系统、尾气处理系统在内的各系统各现场运行设备的运行信息,尾气中含氨和含尘气体的检测信息及环保处理设施的运行信息，以及所有带PLC控制器的设备包括离心机、物料输送设备的运行信息，通过DP总线传送到DCS控制系统的中央控制室的操作站，同时操作站的操作员发出的所有操作指令将通过DP总线进入各台I/O设备以及与各台I/O设备相连的各台现场运行设备的PLC控制器。
5.如权利要求3所述的过硫酸盐生产装置DCS控制系统，其特征在于，过硫酸铵生产装置包括顺序连接的原料配置及投料系统、电解反应系统、通氨系统、冷冻结晶系统、离心分离系统、干燥系统，还包括与电解反应系统连接的电解整流系统、与冷冻结晶系统连接的冷却水循环系统、与电解反应系统连接的过硫酸铵蒸发回收系统，还包括与电解反应系统、干燥系统连接的尾气处理系统；原料配置及投料系统包括顺序连接的硫酸配制槽、阴极料高位槽、阴极料缓冲罐，顺序连接的阳极料高位槽、阳极料缓冲罐，以及物料输送泵；电解整流系统包括整流器和控制器；电解反应系统包括电解槽及其相连的物料进出管道；阴极料缓冲罐、阳极料缓冲罐分别与电解槽的阴极进料口、阳极进料口连接；通氨系统包括与电解槽的阳极出料口顺序连接的硫酸铵投料罐、通氨釜；冷冻结晶系统包括冷冻结晶釜和冷冻机；
离心分离系统包括离心机；通氨釜、冷冻结晶釜、离心机顺序连接；过硫酸铵蒸发回收系统包括与电解槽的阴极出料口连接的蒸发釜；冷却水循环系统包括水冷器、水箱及其循环泵；
干燥系统包括干燥机、螺旋输送机、产品储槽；尾气处理系统包括旋风分离器即除尘器、风机、水幕除尘系统；其中，电解槽、冷冻结晶釜、冷冻机、蒸发釜、离心机、干燥机、阴极料高位槽、阳极料高位槽、阴极料缓冲罐、阳极料缓冲罐、硫酸铵投料罐、通氨釜这些设备带PLC控制器；在过硫酸铵生产装置的现场设置有3个现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备的PLC控制器与3个现场I/O站连接，各现场I/O站分别通过DP总线与DCS控制系统的第一主控制器连接。
6.如权利要求4所述的过硫酸盐生产装置DCS控制系统，其特征在于，
过硫酸钠生产装置包括顺序连接的过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钠合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统，还包括与蒸发结晶系统连接的冷却水循环系统，还包括与离心分离系统连接的母液处理系统，还包括与氨气吸收系统连接的尾气处理系统；过硫酸铵溶液配置系统包括水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽及物料输送设备；过硫酸钠合成反应系统包括过硫酸钠合成反应釜、过硫酸钠反应液中间槽；氨气吸收系统包括氨吸收塔；蒸发结晶系统包括过硫酸钠冷冻釜、蒸发结晶釜；母液处理系统包括浓缩液冷冻釜、母液水储罐、母液蒸发釜、母液蒸发冷凝器；离心分离系统包括离心机；冷却水循环系统包括水冷器、水箱及其循环泵；干燥系统包括干燥机、螺旋输送机、产品储槽；尾气处理系统包括尾气吸收塔；其中，水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽、过硫酸钠冷冻釜、蒸发结晶釜、氨吸收塔、离心机、干燥机这些设备带PLC控制器；在过硫酸钠生产装置的现场设置有
1个现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备的PLC控制器与现场I/O站即I/O控制柜连接，现场I/O站通过DP总线与DCS控制系统的11#主控制器连接。
7.如权利要求4所述的过硫酸盐生产装置DCS控制系统，其特征在于，
过硫酸钾生产装置包括顺序连接的过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钾合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统，还包括与蒸发结晶系统连接的冷却水循环系统，还包括与离心分离系统连接的母液处理系统，还包括与氨气吸收系统连接的尾气处理系统；过硫酸铵溶液配置系统包括水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽及物料输送设备；过硫酸钾合成反应系统包括过硫酸钾合成反应釜、过硫酸钾反应液中间槽；氨气吸收系统包括氨吸收塔；蒸发结晶系统包括过硫酸钾冷冻釜、蒸发结晶釜；母液处理系统包括浓缩液冷冻釜、母液水储罐、母液蒸发釜、母液蒸发冷凝器；离心分离系统包括离心机；冷却水循环系统包括水冷器、水箱及其循环泵；干燥系统包括干燥机、螺旋输送机、产品储槽；尾气处理系统包括尾气吸收塔；其中，水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽、过硫酸钾冷冻釜、蒸发结晶釜、氨吸收塔、离心机、干燥机这些设备带PLC控制器；在过硫酸钾生产装置的现场设置有
1个现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备的PLC控制器与该现场I/O站连接。
过硫酸盐生产装置DCS控制系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于化工生产技术领域，涉及一种过硫酸盐生产装置DCS控制系统。
背景技术
[0002] 过硫酸盐包括过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾等。过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾是重要的化工助剂。过硫酸铵可作为生产过硫酸钠、过硫酸钾的原料。过硫酸盐可以广泛用于高档电子工业线路板生产的专用助剂、乙烯基单体聚合专用引发剂、高档纺织印染处理剂、土壤修复剂、环保水处理剂、分析试剂等。
[0003] 过硫酸钠的生产工艺有：采用电解硫酸钠、硫酸铵和硫酸混合液的电解法工艺，或采用过硫酸铵与氢氧化钠反应获得过硫酸钠的化学合成法。采用电解法获得过硫酸钠的工艺复杂、技术要求高，废水多，但产品质量高。采用化学合成法获得过硫酸钠的工艺技术简单，配合以良好的脱氨和氨回收系统，也可得到高质量的过硫酸钠产品。因此，一般采用化学合成法制取过硫酸钠。
[0004] 过硫酸钾的生产工艺有：采用过硫酸铵与硫酸钾进行复分解反应后重结晶的方法，或采用过硫酸铵与氢氧化钾反应获得过硫酸钾的化学合成法。重结晶的方法工艺复杂、技术要求高。采用化学合成法获得过硫酸钾的工艺技术简单，配合以良好的脱氨和氨回收系统，可得到高质量的过硫酸钾产品。因此，一般采用化学合成法制取过硫酸钾。
[0005] 电解法生产过硫酸铵，化学合成法生产过硫酸钠、过硫酸钾产品的生产工艺如下：
[0006] (1)过硫酸铵产品生产工艺(电解法)
[0007] 硫酸铵溶液和硫酸溶液在一定温度条件下，经电解后的溶液，阳极出料中含有高浓度的过硫酸铵，经过加氨调节PH值，过滤去除杂质，过硫酸铵以冷冻结晶法离心分离出来，母液水循环使用，作为阳极料。电解槽流出的阴极料经补充浓硫酸，达到一定的密度和酸度要求后，补充阴极料循环使用。经离心分离得到的含湿过硫酸铵，一部分作为原料生产过硫酸钠、过硫酸钾，一部分经过干燥为过硫酸铵成品。过硫酸铵产品生产工艺如图2所示。
[0008] (2)过硫酸钠产品生产工艺(化学合成法)
[0009] 一定比例的过硫酸铵和液体氢氧化钠在常温下可反应生成含氨的过硫酸钠溶液，经过脱氨单元操作脱氨，氨回收用于过硫酸铵车间加氨调节PH值。在减压接近真空状态下，过硫酸钠溶液经加热蒸发结晶，离心分离得到含湿过硫酸钠结晶，经过干燥为过硫酸钠成品。过硫酸钠产品生产工艺如图3所示。
[0010] (3)过硫酸钾产品生产工艺(化学合成法)
[0011] 一定比例的过硫酸铵和液体氢氧化钾在常温下可反应生成含氨的过硫酸钾溶液，经过脱氨单元操作脱氨。在减压接近真空状态下过硫酸钾溶液经加热蒸发结晶，离心分离得到含湿过硫酸钾结晶，经过干燥为过硫酸钾成品。过硫酸钾产品生产工艺如图4所示。
[0012] 目前，过硫酸盐生产行业尚未采用大规模的DCS控制系统(即分布式控制系统、集散控制系统)来对生产装置进行自动化的控制。由于该行业的特殊性，甚至连仪表自动化控制用的也不多，很多工厂都还处在作坊式的生产模式，劳动生产率低下，产品质量低，不稳定。实用新型内容
[0013] 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用DCS控制系统对过硫酸盐生产系统进行自动控制的过硫酸盐生产装置DCS控制系统。
[0014] 本实用新型的技术方案如下：
[0015] 本实用新型一种过硫酸盐生产装置DCS控制系统，它包括DCS控制系统、过硫酸铵生产装置、过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置；DCS控制系统包括两个主控制器(第一主控制器、第二主控制器)、两个交换器、多个操作站；两个主控制器分别通过交换器与操作站连接；两个主控制器分别用于生产过程的实时控制，其中，第一主控制器用于过硫酸铵生产装置的实时控制，第二主控制器用于过硫酸钠、过硫酸钾生产装置的实时控制；两个交换器分别用于两个主控制器与操作站之间的操作信息、状态信息通讯，操作人员通过操作站将操作指令发送给主控制器，主控制器则将实时状态发送到操作站，完成实时通讯、操作、控制；在过硫酸铵生产装置现场设置有现场I/O站，在过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置的现场也设置有现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备的PLC控制器与现场I/O站连接；各现场I/O站分别通过DP总线与DCS控制系统的主控制器连接。
[0016] 进一步地，两个主控制器中，第一主控制器下拖3个I/O控制柜，3个I/O控制柜与过硫酸铵生产装置现场的所有AI、AO、DI、DO点连接，负责过硫酸铵生产装置现场所有AI、AO、DI、DO点的实时监控，并与现场所有带PLC控制器的设备的PLC控制器连接，进行实时通讯；第二主控制器下拖两个I/O控制柜，每个I/O控制柜分别与过硫酸钠生产装置、过硫酸钾生产装置现场的所有AI、AO、DI、DO点连接，负责过硫酸钠、过硫酸钾生产装置现场所有AI、AO、DI、DO点的实时监控，并与现场所有带PLC控制器的设备的PLC控制器连接，进行实时通讯。
[0017] 进一步地，过硫酸铵生产装置现场设置三个现场I/O站(即设有3个I/O控制柜)，现场I/O站的输入/输出设备通过profibus_DP总线与第一主控制器连接和通讯；三个现场I/O站将生产现场包括原料配置及投料系统、电解整流系统、电解反应系统、通氨系统、冷冻结晶系统、离心分离系统、过硫酸铵蒸发回收系统、冷却水循环系统、干燥系统、尾气处理系统在内的各系统各现场运行设备的运行信息，尾气中含氨和含尘气体的检测信息及环保处理设施的运行信息，以及所有带PLC控制器的设备包括四套电解整流设备、离心机、冷冻机、物料输送设备的运行信息，通过DP总线传送到DCS控制系统的中央控制室的操作站，同时操作站的操作员发出的所有操作指令将通过DP总线进入此三台I/O以及与各台I/O设备相连的各台现场运行设备的PLC控制器；通过DCS控制系统监控通氨系统和排放尾气的氨吸收塔中吸收液的PH值，监控冷冻结晶系统的温度和液位，监控电解整流系统整流器的电压和电流、电解反应系统的物料浓度和流量、监控离心机的运行情况，监控各槽罐的液位和各动设备的运行情况及其它各个生产子系统的运行情况。
[0018] 进一步地，在过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置的现场各设置1个现场I/O站(即在过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置各设有1个I/O控制柜)，现场I/O站的输入/输出设备通过profibus_DP总线与第二主控制器连接和通讯；现场I/O站将生产现场包括过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钠或者过硫酸钾合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统、母液处理系统、冷却水循环系统、尾气处理系统在内的各系统各现场运行设备的运行信息,尾气中含氨和含尘(颗粒物)气体的检测信息及环保处理设施的运行信息，以及所有带PLC控制器的设备包括离心机、物料输送设备的运行信息，通过DP总线传送到DCS控制系统的中央控制室的操作站，同时操作站的操作员发出的所有操作指令将通过DP总线进入各台I/O设备以及与各台I/O设备相连的各台现场运行设备的PLC控制器；通过DCS控制系统监控排放尾气的氨吸收塔中吸收液的PH值和尾气含氨浓度，监控蒸发结晶系统和母液处理系统的温度和液位，监控离心机的运行情况，监控各槽罐的液位和各动设备的运行情况及其它各个生产子系统的运行情况。
[0019] 进一步地，过硫酸铵生产装置包括顺序连接的原料配置及投料系统、电解反应系统、通氨系统、冷冻结晶系统、离心分离系统、干燥系统，还包括与电解反应系统连接的电解整流系统、与冷冻结晶系统连接的冷却水循环系统、与电解反应系统连接的过硫酸铵蒸发回收系统，还包括与电解反应系统、干燥系统连接的尾气处理系统；原料配置及投料系统包括顺序连接的硫酸配制槽、阴极料高位槽、阴极料缓冲罐，顺序连接的阳极料高位槽、阳极料缓冲罐，以及物料输送泵；电解整流系统包括整流器和控制器；电解反应系统包括电解槽及其相连的物料进出管道；阴极料缓冲罐、阳极料缓冲罐分别与电解槽的阴极进料口、阳极进料口连接；通氨系统包括与电解槽的阳极出料口顺序连接的硫酸铵投料罐、通氨釜；冷冻结晶系统包括冷冻结晶釜和冷冻机；离心分离系统包括离心机；通氨釜、冷冻结晶釜、离心机顺序连接；过硫酸铵蒸发回收系统包括与电解槽的阴极出料口连接的蒸发釜；冷却水循环系统包括水冷器、水箱及其循环泵；干燥系统包括干燥机、螺旋输送机、产品储槽；尾气处理系统包括旋风分离器即除尘器、风机、水幕除尘系统；其中，电解槽、冷冻结晶釜、冷冻机、蒸发釜、离心机、干燥机、阴极料高位槽、阳极料高位槽、阴极料缓冲罐、阳极料缓冲罐、硫酸铵投料罐、通氨釜这些设备带PLC控制器；在过硫酸铵生产装置的现场设置有3个现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备的PLC控制器与3个现场I/O站(I/O控制柜)连接，各现场I/O站分别通过DP总线与DCS控制系统的主控制器连接。
[0020] 进一步地，过硫酸钠生产装置包括顺序连接的过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钠合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统，还包括与蒸发结晶系统连接的冷却水循环系统，还包括与离心分离系统连接的母液处理系统，还包括与氨气吸收系统连接的尾气处理系统；过硫酸铵溶液配置系统包括水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽及物料输送设备；过硫酸钠合成反应系统包括过硫酸钠合成反应釜、过硫酸钠反应液中间槽；氨气吸收系统包括氨吸收塔；蒸发结晶系统包括过硫酸钠冷冻釜和蒸发结晶釜；离心分离系统包括离心机；干燥系统包括干燥机、螺旋输送机、产品储槽；冷却水循环系统包括水冷器、水箱及其循环泵；母液处理系统包括浓缩液冷冻釜、母液水储罐、母液蒸发釜、母液蒸发冷凝器；尾气处理系统包括尾气吸收塔；其中，水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽、过硫酸钠合成反应釜、过硫酸钠冷冻釜、蒸发结晶釜、氨吸收塔、干燥机这些设备带PLC控制器；在过硫酸钠生产装置的现场设置有1个现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备的PLC控制器与现场I/O站即I/O控制柜连接，现场I/O站通过DP总线与DCS控制系统的11#主控制器连接。
[0021] 进一步地，过硫酸钾生产装置包括顺序连接的过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钾合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统，还包括与蒸发结晶系统连接的冷却水循环系统，还包括与离心分离系统连接的母液处理系统，还包括与氨气吸收系统连接的尾气处理系统；过硫酸铵溶液配置系统包括水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽及物料输送设备；过硫酸钾合成反应系统包括过硫酸钾合成反应釜、过硫酸钾反应液中间槽；氨气吸收系统包括氨吸收塔；蒸发结晶系统包括过硫酸钾冷冻釜、蒸发结晶釜；母液处理系统包括浓缩液冷冻釜、母液水储罐、母液蒸发釜、母液蒸发冷凝器；离心分离系统包括离心机；冷却水循环系统包括水冷器、水箱及其循环泵；干燥系统包括干燥机、螺旋输送机、产品储槽；尾气处理系统包括尾气吸收塔；其中，水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽、过硫酸钾冷冻釜、蒸发结晶釜、氨吸收塔、离心机、干燥机这些设备带PLC控制器；在过硫酸钾生产装置的现场设置有1个现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备的PLC控制器与该现场I/O站连接。
[0022] 本实用新型的有益效果：
[0023] 本实用新型的过硫酸盐生产装置DCS控制系统，可以大幅度地提高劳动生产率，提高产品质量、提高原材料的利用率改善环保。由于DCS自控系统的应用，使得过硫酸盐生产过程中对各大型的蒸发、结晶设备的使用和稳定生产的目的完全可实现，从而使过硫酸盐的生产装置达到了高度自动化、大型化和现代化。采用DCS控制系统对过硫酸盐生产系统进行自动控制，有极大的经济效益和社会效益。
[0024] 本实用新型的过硫酸盐生产装置DCS控制系统的先进性主要体现在以下几方面：
[0025] a、冷冻结晶釜的温度由DCS控制系统自动控制，确保了冷却结晶在特定的温度下进行，以获得高纯度的过硫酸铵产品(过硫酸铵产品纯度达到99％以上)，又确保了母液中的过硫酸铵含量达到理想指标，使电解效率达到最好。
[0026] b、饱和阳极料的PH值控制采用PID控制器(比例-积分-微分控制器)由DCS控制系统自动控制通氨，使料液的PH值控制稳定，达到了良好的除铁效果，降低了过硫酸铵产品中的铁含量(铁含量降到了0.0001％以下)。
[0027] c、离心机采用密闭操作的程序由DCS控制系统进行全自动控制，提高了劳动效率，改善了操作环境，达到了良好的环保效果。
[0029] 图1是本实用新型一种过硫酸盐生产装置DCS控制系统的总体结构示意图；
[0030] 图2是本实用新型中的过硫酸铵产品生产工艺流程图；
[0031] 图3是本实用新型中的过硫酸钠产品生产工艺流程图；
[0032] 图4是本实用新型中的过硫酸钾产品生产工艺流程图。
具体实施方式
[0033] 以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0034] 实施例
[0035] 如图1、图2所示，本实用新型一种过硫酸盐生产装置DCS控制系统，它包括DCS控制系统、过硫酸铵生产装置、过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置。
[0036] 本实用新型的DCS控制系统的框图见图1，整个DCS控制系统，包括设于中央控制室的两个系统柜(每个系统柜设有一个主控制器)，还包括设在过硫酸铵生产装置现场的三个I/O控制柜，以及设在过硫酸钠、过硫酸钾生产装置现场的两个I/O控制柜；中央控制室设有两个主控制器(10#主控制器、11#主控制器)、两个交换器(交换器A、交换器B)，两台打印机、四台操作站(51#操作站、52#操作站、53#操作站、54#操作站)和一台工程师操作站(50#工程师站)。
[0037] 两个主控制器分别用于生产过程的实时控制，其中，10#主控制器用于过硫酸铵生产装置的实时控制，该主控制器下拖三个I/O控制柜，三个I/O控制柜与过硫酸铵生产装置现场的所有AI、AO、DI、DO点连接，负责过硫酸铵生产装置现场470个AI、AO、DI、DO点的实时监控，并与现场11套带PLC控制器的设备(包括电解槽、冷冻结晶釜、蒸发釜、离心机、干燥机、阴极料高位槽、阳极料高位槽、阴极料缓冲罐、阳极料缓冲罐、硫酸铵投料罐、通氨釜等)的PLC控制器连接，进行实时通讯；11#主控制器则用于过硫酸钠、过硫酸钾生产装置的实时控制，该主控制器下拖两个I/O控制柜，每个I/O控制柜分别与过硫酸钠生产装置、过硫酸钾生产装置现场的所有AI、AO、DI、DO点连接，负责过硫酸钠、过硫酸钾生产装置现场557个AI、AO、DI、DO点的实时监控，并与现场6套带PLC控制器的设备(包括过硫酸铵溶液配置槽、过硫酸钠合成反应釜、过硫酸钾合成反应釜、过硫酸钠冷冻釜、过硫酸钾冷冻釜、蒸发结晶釜、氨吸收塔、干燥机等)的PLC控制器连接，进行实时通讯。
[0038] 两个交换器分别用于两个主控制器与工程师站和操作员站之间的操作信息、状态信息通讯，操作人员通过操作站将操作指令发送给主控制器，主控制器则将实时状态发送到操作站，完成实时通讯、操作、控制。
[0039] 设在过硫酸铵生产装置现场的三个I/O控制柜(扩展柜)，包括：设在电解整流系统的整流室(即电动机控制中心MCC0)的MCC0号I/O扩展柜、设在过硫酸铵生产装置的电气控制室(即电动机控制中心MCC1)的MCC1号I/O扩展柜，以及设在过硫酸铵生产装置现场的I/O-0、I/O-1号扩展柜。
[0040] 设在过硫酸钠、过硫酸钾生产装置现场的两个I/O控制柜(扩展柜)，包括：设在过硫酸钠、过硫酸钾生产装置的电气控制室(即电动机控制中心MCC2)的MCC2号I/O扩展柜，以及设在过硫酸钠、过硫酸钾生产装置现场的I/O-2号扩展柜。
[0041] 整个DCS控制系统包括：系统点数(包括所有的AI、AO、DI、DO点)共1027个，DP总线：17条，隔离继电器：196个。
[0042] AI是指模拟量输入，如温度、压力、转速、电流等连续变化的量，信号为4～20MA或0～10V；AO是指模拟量输出，即模拟量控制信号，如连续可调的执行器开度控制、变频器转速调节、信号为4～20MA或0～10V、0～5V。
[0043] DI是指数字量(开关量)输入，其实就是电气二次回路通断，某些状态反馈，信号为24VDC或220VAC；DO是指数字量(开关量)输出，即从控制器发出的控制信号或状态信号，信号为24VDC或220VAC。
[0044] 整个过硫酸盐的生产过程通过过硫酸盐生产车间的三套生产装置来完成，先在第一套装置生产过硫酸铵，然后在第二套装置由过硫酸铵与氢氧化钾反应生产过硫酸钾，第三套装置由氢氧化钠与过硫酸铵反应生产过硫酸钠。在生产过程中全部采用了DCS控制，三套装置的生产全部集中DCS控制系统操作形成一个DCS控制系统。
[0045] 本实用新型采用DCS控制系统对整个过硫酸盐的生产过程进行自动化控制，所采用的控制方案是最先进的profibus DP现场总线结构。在过硫酸铵生产装置现场设置有3个现场I/O站(3个I/O控制柜)，在过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置的现场设置有2个现场I/O站(2个I/O控制柜)。现场I/O站设置于现场，I为input输入,O为output输出。现场I/O站设有I/O设备(输入/输出设备)。现场各台带PLC控制器的设备的PLC控制器与现场I/O站的I/O设备(输入/输出设备)连接；各现场I/O站的输入/输出设备分别通过profibus_DP总线与DCS控制系统的主控制器连接和通讯。
[0046] 该DCS控制系统的控制方法如下：
[0047] (1)过硫酸铵生产装置：
[0048] 在过硫酸铵生产装置现场设置三个现场I/O站，将生产现场包括原料配置及投料系统、电解整流系统、电解反应系统、通氨系统、冷冻结晶系统、离心分离系统、过硫酸铵蒸发回收系统、冷却水循环系统、干燥系统、尾气处理系统在内的各系统各现场运行设备的运行信息，尾气中含氨和含尘气体的检测信息及环保处理设施的运行信息，以及所有带PLC控制器的设备包括四套电解整流设备、电解槽、离心机、冷冻机和冷冻结晶釜、蒸发釜、通氨釜、干燥机、物料输送设备(阴极料高位槽、阳极料高位槽、阴极料缓冲罐、阳极料缓冲罐、硫酸铵投料罐、各种输送泵等)的运行信息，通过DP总线传送到DCS控制系统的中央控制室的操作站，同时操作站的操作员发出的所有操作指令将通过DP总线进入此三台I/O以及与各台I/O设备相连的各台现场运行设备的PLC控制器，达到生产、工艺、设备控制和应急处理的目的。
[0049] 在此，DCS控制系统监控通氨系统和排放的尾气中的含氨浓度，以控制产品质量和维持环保处理系统的运行；监控冷冻结晶系统的温度和液位，以控制产品质量维持正常生产；监控电解整流器的电压和电流、阴极和阳极物料进出的浓度和流量，监控离心机的运行情况，以确保电解生产的情况和离心分离操作在非正常时可远程采取应急措施；监控各槽罐的液位和各动设备的运行情况及其它各个生产子系统，维持正常生产。
[0050] (2)过硫酸钠、过硫酸钾的生产系统：
[0051] 在过硫酸钠生产装置和过硫酸钾生产装置的现场各设置1个现场I/O站，将生产现场包括过硫酸铵溶液配置系统、合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统、母液处理系统、冷却水循环系统、尾气处理系统在内的各系统各现场运行设备的运行信息,尾气中含氨和含尘气体的检测信息及环保处理设施的运行信息，以及所有带PLC控制器的设备包括过硫酸钠合成反应釜、过硫酸钾合成反应釜、过硫酸钠冷冻釜、过硫酸钾冷冻釜、蒸发结晶釜、离心机、氨吸收塔、干燥机、物料输送设备(过硫酸铵溶液配置槽、各种输送泵等)的运行信息，通过DP总线传送到DCS控制系统的中央控制室的操作站，同时操作站的操作员发出的所有操作指令将通过DP总线进入各台I/O设备以及与各台I/O设备相连的各台现场运行设备的PLC控制器，达到生产、工艺、设备控制和应急处理的目的。
[0052] 在此，DCS控制系统监控氨吸收塔中吸收液的PH值和排放的尾气中的含氨浓度，以维持环保处理系统的运行；监控蒸发结晶系统和母液处理系统的温度和液位，以控制产品质量维持正常生产；监控离心机的运行情况，以确保生产在非正常时可远程采取应急措施；监控各槽罐的液位和各动设备的运行情况及其它各个生产子系统，维持正常生产。
[0053] 本实用新型中具体的过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾生产工艺及DCS控制方法如下：
[0054] 本实用新型中，采用电解法生产过硫酸铵，采用过硫酸铵与氢氧化钾反应获得过硫酸钾的化学合成法生产过硫酸钾，采用过硫酸铵与氢氧化钠反应获得过硫酸钠的化学合成法生产过硫酸钾；电解法生产过硫酸铵、化学合成法生产过硫酸钠、化学合成法生产过硫酸钾的生产工艺如下：
[0055] 一、过硫酸铵生产工艺(如图2所示)
[0056] 阳极料硫酸铵溶液和阴极料硫酸溶液分别从阳极料高位槽、阴极料高位槽中流出，分别经阳极料缓冲罐、阴极料缓冲罐计量后进入电解槽，在电解槽中在一定温度条件下进行电解反应；电解后的溶液，从电解槽流出的阳极出料中含有高浓度的过硫酸铵，经通氨釜加氨调节PH值、过滤去除杂质，过硫酸铵在冷冻结晶釜冷冻结晶，经离心机离心分离出来，母液水循环使用，作为阳极料；从电解槽流出的阴极出料，经蒸发釜蒸发回收过硫酸铵后，补充浓硫酸，达到一定的密度和酸度要求后，作为阴极料(硫酸溶液)循环使用。经离心分离得到的含湿过硫酸铵，一部分作为原料生产过硫酸钠、过硫酸钾，一部分经过干燥作为过硫酸铵成品。干燥后的尾气以及从电解槽排出的尾气，经旋风分离器(除尘器)除尘，再经风机送入过硫酸铵水幕除尘系统再次进行除尘，使尾气中的含氨和含尘气体浓度达标后排放。
[0057] 过硫酸铵生产装置包括顺序连接的原料配置及投料系统、电解反应系统、通氨系统、冷冻结晶系统、离心分离系统、干燥系统，还包括与电解反应系统连接的电解整流系统、与冷冻结晶系统连接的冷却水循环系统、与电解反应系统连接的过硫酸铵蒸发回收系统，还包括与电解反应系统、干燥系统连接的尾气处理系统；原料配置及投料系统包括顺序连接的硫酸配制槽、阴极料高位槽、阴极料缓冲罐，顺序连接的阳极料高位槽、阳极料缓冲罐，还包括物料输送设备输送泵等；电解整流系统包括整流器和控制器；电解反应系统包括电解槽及其相连的物料进出管道；(电解整流系统有四套，每套电解整流系统包括一个整流器和若干控制器，每套电解整流系统与68台电解槽连接)；阴极料缓冲罐、阳极料缓冲罐分别与电解槽的阴极进料口、阳极进料口连接；通氨系统包括与电解槽的阳极出料口顺序连接的硫酸铵投料罐、通氨釜；冷冻结晶系统包括冷冻结晶釜和冷冻机；离心分离系统包括离心机；通氨釜、冷冻结晶釜、离心机顺序连接；过硫酸铵蒸发回收系统包括与电解槽的阴极出料口连接的蒸发釜；冷却水循环系统包括水冷器、水箱及其循环泵；干燥系统包括干燥机、螺旋输送机、产品储槽；尾气处理系统包括三台旋风分离器(除尘器)、风机、水幕除尘系统。其中，电解槽、冷冻结晶釜和冷冻机、蒸发釜、离心机、干燥机、阴极料高位槽、阳极料高位槽、阴极料缓冲罐、阳极料缓冲罐、硫酸铵投料罐、通氨釜等11套设备带PLC控制器。
[0058] 在过硫酸铵生产装置现场设置有三个现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备(包括带PLC控制器的四套电解整流系统、离心机、冷冻机、物料输送设备)的PLC控制器与3个现场I/O站(即三台I/O设备，三个I/O控制柜)连接，各现场I/O站分别通过DP总线与DCS控制系统的10#主控制器连接。3个现场I/O站将生产现场包括原料配置及投料系统、电解整流系统、电解反应系统、通氨系统、冷冻结晶系统、离心分离系统、过硫酸铵蒸发回收系统、冷却水循环系统、干燥系统、尾气处理系统在内的各系统各现场运行设备的运行信息，尾气处理系统的含氨和含尘气体检测信息及环保处理设施的运行信息，以及所有带PLC控制器的四套电解整流设备、离心机、冷冻机、物料输送设备的运行信息，均通过DP总线传送到控制室的操作站，同时操作站的操作员发出的所有操作指令将通过DP总线进入此三台I/O设备(三个I/O控制柜)以及与各台I/O设备相连的各台现场运行设备的PLC控制器，达到生产、工艺、设备控制和应急处理的目的。
[0059] 过硫酸铵生产工艺包括：原料配置及输送(含投料)过程、电解整流过程、电解反应过程、通氨过程、冷冻结晶过程、离心分离过程、过硫酸铵蒸发回收过程、冷却水循环过程、干燥过程、尾气处理(即除尘)过程。
[0060] 在电解整流过程中，通过DCS控制系统控制整流器电流在5650～5950A；电解槽单槽电压＜5.5V。
[0061] 在原料配置及输送过程中，通过DCS控制系统控制阴极料高位槽、阳极料高位槽中的液位在30-70％；控制阳极料进料酸度≥0.2mol/L；阴极料进料酸度1.0～1.8mol/L；阳极料密度为29～31Be°；
[0062] 在电解反应过程中，通过DCS控制系统控制从阴极料缓冲罐、阳极料缓冲罐出来的物料流量，使阳极料进料流量(单槽)80～120L/h、阴极料进料流量(单槽)300～600L/h；控制阳极出料中高浓度过硫酸铵的含量保持在230～280g/L；阴极料出料酸度在0.3-0.48mol/L；控制阳极料温度30-40℃(冬季)，30-45℃(夏季)。
[0063] 在通氨过程中，通过DCS控制系统控制通氨釜中通氨后阳极料PH值在7.0～7.5；通氨后料液温度32～38℃；并且，控制与通氨釜入口连接的硫酸铵投料罐中过硫酸铵含量≥210g/L；投料后阳极料密度为29～31Be°；
[0064] 在冷冻结晶、离心分离、干燥过程中，通过DCS控制系统控制冷冻结晶釜内温度在0～-5℃；干燥床物料温度60～75℃；干燥床体料层高度10～12cm；干燥后成品的含水量低于0.1％。
[0065] 在尾气处理(即除尘)过程中，通过DCS控制系统控制经旋风分离器(除尘器)除尘，再经风机送入过硫酸铵水幕除尘系统再次进行除尘的尾气中的含尘气体中颗粒物浓度为小于3.3mg/m3。
[0066] 二、过硫酸钠生产工艺(如图3所示)
[0067] 一定比例的过硫酸铵和液体氢氧化钠在一定温度下进行合成反应生成含氨的过硫酸钠溶液，经过脱氨塔脱氨，氨回收用于过硫酸铵车间加氨调节PH值；然后，在减压接近真空状态下，过硫酸钠溶液经蒸发结晶釜加热蒸发结晶，再经离心机离心分离得到含湿过硫酸钠结晶，最后经干燥机干燥为过硫酸钠成品。离心分离后的母液经母液处理系统处理后循环使用。尾气经尾气吸收塔处理，使尾气中的含氨和含尘气体浓度达标后排放。
[0068] 过硫酸钠生产装置包括顺序连接的过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钠合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统，还包括与蒸发结晶系统连接的冷却水循环系统，还包括与离心分离系统连接的母液处理系统，还包括与氨气吸收系统连接的尾气处理系统；过硫酸铵溶液配置系统包括水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽及物料输送设备；过硫酸钠合成反应系统包括过硫酸钠合成反应釜和过硫酸钠反应液中间槽；氨气吸收系统(脱氨系统)包括氨吸收塔(脱氨塔)；蒸发结晶系统包括过硫酸钠冷冻釜和蒸发结晶釜；离心分离系统包括离心机；母液处理系统包括浓缩液冷冻釜、母液水储罐、母液蒸发釜、母液蒸发冷凝器；冷却水循环系统包括水冷器、水箱及其循环泵；干燥系统包括干燥机、螺旋输送机、产品储槽；尾气处理系统包括尾气吸收塔。其中，过硫酸铵溶液配置槽、过硫酸钠合成反应釜、过硫酸钠冷冻釜、蒸发结晶釜、氨吸收塔、干燥机等6套设备带PLC控制器。
[0069] 在过硫酸钠生产装置的现场设置有1个现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备(包括带PLC控制器的离心机、物料输送设备)的PLC控制器与现场I/O站(即I/O控制柜)连接，现场I/O站通过DP总线与DCS控制系统的11#主控制器连接。现场I/O站将生产现场包括过硫酸铵溶液配置系统、反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统、母液处理系统、冷却水循环系统、尾气处理系统在内的各系统各现场运行设备的运行信息,尾气中含氨和含尘气体的检测信息及环保处理设施的运行信息，以及所有带PLC控制器的离心机、物料输送设备的运行信息，通过DP总线传送到DCS控制系统的中央控制室的操作站，同时操作站的操作员发出的所有操作指令将通过DP总线进入各台I/O设备以及与各台I/O设备相连的各台现场运行设备的PLC控制器，达到生产、工艺、设备控制和应急处理的目的。
[0070] 过硫酸钠产品生产工艺包括：过硫酸铵溶液配置过程、过硫酸钠合成反应过程、氨气吸收过程、蒸发结晶过程、离心干燥过程、母液处理过程、尾气处理过程。
[0071] 在过硫酸铵溶液配置过程中，通过DCS控制系统控制水计量槽液位在75～80％，加温至65～70℃；控制过硫酸钠生产用过硫酸铵溶液配料，配方为：过硫酸铵干料每500kg，加氢氧化钠540kg，加水量225kg；配置后温度，夏季不超过35℃，冬季不能超过29℃。
[0072] 在过硫酸钠合成反应过程中，通过DCS控制系统控制过硫酸钠合成反应釜中反应温度在50-55℃，液位保持在75～80％。
[0073] 在氨气吸收过程中，通过DCS控制系统控制：氨吸收塔中吸收液的PH值在5-7，排放的尾气中的含氨浓度在小于22mg/m3。
[0074] 在蒸发结晶过程中，通过DCS控制系统控制：蒸发温度在27～45℃；系统真空度在0.095MPa以上；蒸发釜内PH值在8～10。
[0075] 在母液处理过程中，通过DCS控制系统控制：浓缩液冷冻釜中冷冻温度8～12℃；液位在50-60％。
[0076] 在离心干燥过程中，通过DCS控制系统控制：过硫酸钠干燥床物料温度70～80℃；干燥床体料层高度10～12cm。
[0077] 在尾气处理过程中，通过DCS控制系统控制：经尾气吸收塔处理后的尾气中的含尘气体中颗粒物浓度小于22.5mg/m3。
[0078] 三、过硫酸钾生产工艺(如图4所示)
[0079] 一定比例的过硫酸铵和液体氢氧化钾在一定温度下进行合成反应生成含氨的过硫酸钾溶液，经过脱氨塔脱氨，氨回收用于过硫酸铵车间加氨调节PH值；然后，在减压接近真空状态下，过硫酸钠溶液经蒸发结晶釜加热蒸发结晶，再经离心机离心分离得到含湿过硫酸钾结晶，最后经干燥机干燥为过硫酸钾成品。离心分离后的母液经母液处理系统处理后循环使用。尾气经尾气吸收塔处理，使尾气中的含氨和含尘气体浓度达标后排放。
[0080] 过硫酸钾生产装置包括顺序连接的过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钾合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统，还包括与蒸发结晶系统连接的冷却水循环系统，还包括与离心分离系统连接的母液处理系统，还包括与氨气吸收系统连接的尾气处理系统；过硫酸铵溶液配置系统包括水计量槽、过硫酸铵溶液配置槽及物料输送设备；过硫酸钾合成反应系统包括过硫酸钾合成反应釜和过硫酸钾反应液中间槽；氨气吸收系统包括氨吸收塔；蒸发结晶系统包括蒸发结晶釜；离心分离系统包括离心机；母液处理系统包括浓缩液冷冻釜、母液水储罐、母液蒸发釜、母液蒸发冷凝器；冷却水循环系统包括水冷器、水箱及其循环泵；干燥系统包括干燥机、螺旋输送机、产品储槽；尾气处理系统包括尾气吸收塔。其中，过硫酸铵溶液配置槽、过硫酸钾合成反应釜、过硫酸钾冷冻釜、蒸发结晶釜、氨吸收塔、干燥机等6套设备带PLC控制器。
[0081] 在过硫酸钾生产装置的现场设置有1个现场I/O站，现场各台带PLC控制器的设备(包括带PLC控制器的离心机、物料输送设备)的PLC控制器与该现场I/O站连接；现场I/O站将生产现场包括过硫酸铵溶液配置系统、过硫酸钾合成反应系统、氨气吸收系统、蒸发结晶系统、离心分离系统、干燥系统、母液处理系统、冷却水循环系统、尾气处理系统在内的各系统各现场运行设备的运行信息,尾气中含氨和含尘气体的检测信息及环保处理设施的运行信息，以及所有带PLC控制器的离心机、物料输送设备的运行信息，通过DP总线传送到DCS控制系统的中央控制室的操作站，同时操作站的操作员发出的所有操作指令将通过DP总线进入各台I/O设备以及与各台I/O设备相连的各台现场运行设备的PLC控制器，达到生产、工艺、设备控制和应急处理的目的。
[0082] 过硫酸钾产品生产工艺包括：过硫酸铵溶液配置过程、过硫酸钾合成反应过程、氨气吸收过程、蒸发结晶过程、离心干燥过程、母液处理过程、尾气处理过程。
[0083] 在过硫酸铵溶液配置过程中，通过DCS控制系统控制水计量槽液位在75～80％，加温至65～70℃；控制过硫酸钾生产用过硫酸铵溶液配料，配方为：过硫酸铵干料每500kg，加氢氧化钾750kg，加水量600kg，控制配料用水温度大约70℃。
[0084] 在过硫酸钾合成反应过程中，通过DCS控制系统控制过硫酸钾合成反应釜反应温度在65～70℃，液位保持在75～80％。
[0085] 在氨气吸收过程中，通过DCS控制系统控制：氨吸收塔中吸收液的PH值在5-7，排放的尾气中的含氨浓度在小于22mg/m3。
[0086] 在蒸发结晶过程中，通过DCS控制系统控制：
[0087] 阴极料酸度：≥2.0mol/L；液体氢氧化钾进料流量：0.5～0.7T/h；
[0088] 液体过硫酸铵溶液流量：1.1～1.5T/h；蒸发温度(循环加热温度)：50～55℃；
[0089] 料液冷冻温度：5～8℃；系统真空度：0.085～0.093MPa。
[0090] 在离心干燥过程中，通过DCS控制系统控制：过硫酸钾干燥床物料温度70～85℃；干燥床体料层高度10～12cm。
[0091] 在母液处理过程中，通过DCS控制系统控制：浓缩液冷冻釜中冷冻温度8～12℃；液位在50-60％。
[0092] 在尾气处理过程中，通过DCS控制系统控制：经尾气吸收塔处理后的尾气中的含尘气体中颗粒物浓度小于22.5mg/m3。
[0093] 本实用新型的过硫酸盐生产装置DCS控制系统的先进性主要体现在以下几方面：
[0094] a、冷冻结晶釜的温度由DCS控制系统自动控制，确保了冷却结晶在特定的温度下进行，以获得高纯度的过硫酸铵产品(过硫酸铵产品纯度达到99％以上)，又确保了母液中的过硫酸铵含量达到理想指标，使电解效率达到最好。
[0095] b、饱和阳极料的PH值控制采用PID控制器(比例-积分-微分控制器)由DCS控制系统自动控制通氨，使料液的PH值控制稳定，达到了良好的除铁效果，降低了过硫酸铵产品中的铁含量(铁含量降到了0.0001％以下)。
[0096] c、离心机采用密闭操作的程序由DCS控制系统进行全自动控制，提高了劳动效率，改善了操作环境，达到了良好的环保效果。
[0097] d、过硫酸钾生产采用高精度的质量流量计(可以精确到克)计量，由DCS控制系统自动控制进料流量，实现了精确控制、连续生产，既提高了产品产量、质量，又降低了劳动强度且改善了操作环境。
[0098] 本实用新型在DCS控制系统实时控制中，对电解温度、压力、电流的控制，可降低能耗、提高产品的收率和产品质量；对循环冷却水温的监控，可降低循环水的能耗和水耗；对生产系统的PH值的监控，可降低氨气的无组织排放和系统性排放，尽最大可能地回收氨气和减少氨气的消耗。
[0099] 本实用新型对过硫酸钠和过硫酸钾系统采用最新的DCS自动控制方案，则大大提高了装置的生产能力，使得生产过程的转化率可以达到99％以上，大大降低了生产中对各原料的消耗，也减少了很多副产品的产生，大大降低了生产成本。
[0100] 本实用新型由于DCS自控系统的应用，使得过硫酸盐生产过程中对各大型的蒸发、结晶设备的使用和稳定生产的目的完全可实现，从而使过硫酸盐的生产装置达到了高度自动化、大型化和现代化。
[0101] 本实用新型采用DCS控制系统对过硫酸盐生产系统进行自动控制，可以大幅度地提高劳动生产率，提高产品质量，提高原材料的利用率，改善环保，有极大的经济效益和社会效益。
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