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WebField JX-300XP DCS在丙烯酸酯装置中的应用

作者:王杨 江苏恒神纤维材料有限公司2008.11.30阅读 4928

  丙烯酸是工业生产中重要的不饱和有机酸,是重要的有机化工原料,它主要用于制备丙烯酸树脂、聚丙烯酸及其盐及用于其它有机合成等,另外也用于粘合剂、涂料、化纤、皮革、造纸、纺织工业和光敏树脂板等的生产。丙烯酸酯主要有丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸正丁酯(n-BA)和丙烯酸异辛酯(2-EHA)等,这些产品广泛用于涂料、粘合剂、皮革、化纤、腈纶纤维及塑料的改性以及丙烯酸类橡胶等方面。
  最近几年,我国丙烯酸工业生产和市场发生很大变化,产量自1998年(产量为10.46万吨)开始猛增,截至2005年3月CONTROL ENGINEERING China版权所有,我国丙烯酸生产能力为37.5万吨/年,预计2010年我国丙烯酸产能将达63万吨CONTROL ENGINEERING China版权所有,丙烯酸酯产能将达75万吨,但与需求量相比仍有一定缺口。
  2006年浙江卫星化工(企业集团)投资组建了一套总设计能力为16万吨/年丙烯酸的装置,并配套酯化装置生产丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯等衍生产品。项目分三期规划建设,一期4万吨丙烯酸及4.5万吨酯及配套公用工程,该装置采用浙江中控技术股份有限公司的WebField JX-300XP控制系统对丙烯酸酯装置进行自动监控。

  WebField JX-3

00XP 控制系统
  WebField JX-300XP控制系统是浙江中控技术股份有限公司SUPCON WebField系列控制系统十余年成功经验的结晶,吸收了近年来快速发展的通信技术、微电子技术,充分应用了最新信号处理技术、高速网络通信技术、可靠的软件平台和软件设计技术以及现场总线技术控制工程网版权所有,采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法,能适应更广泛更复杂的应用要求,成为一个全数字化、结构灵活、功能完善的开放式集散控制系统。其整体结构图如图1所示:

  图1WebFieldJX-300XP系统整体结构图
  图1  WebField JX-300XP系统整体结构图

  WebField JX-300XP控制系统主要有以下几个特点:
  可靠性:采用1:1冗余的工业以太网,可靠性高、纠错能力强、通信效率高。
  安全性:系统安全性和抗干扰性符合工业使用环境下的国际标准。
  智能化设计:采用专用的微处理器负责卡键的控制、检测、运算、处理以及故障诊断等工作控制工程网版权所有,在系统内部实现了全数字化的数据传输和数据处理。
  任意冗余配置:控制站的电源、主控卡、数据转发卡和模拟量卡均可按不冗余或冗余的要求配置。
  图形界面:提供集成化图形界面组态工具,可以方便、快捷地生成图形画面,提供多种预定义图库对象。

  丙烯酸生成工艺
  随着石油化工的发展,目前工业上新建和扩建的丙烯酸酯装置均采用丙烯氧化法工艺。丙烯氧化生产丙烯酸有一步法和两步法,目前主要采用两步法生产丙烯酸。丙烯酸和醇直接酯化生产丙烯酸酯,可以在同一生产装置中生产。
  本项目采用丙烯两步直接氧化法生产工艺,丙烯酸和醇直接酯化生产丙烯酸酯。丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯在同一装置中生产,丙烯酸丁酯采用独立的生产装置。气化后的丙烯和增湿空气按一定配比混合后,连续通过两段反应器,通过催化剂的作用,在一定温度下快速进行气相氧化反应生产丙烯酸。来自丙烯酸装置的酯化丙烯酸和醇按照一定比例进入酯化反应器。酯化反应后,反应物进入分馏塔,塔顶得到含丙烯酸酯、醇、和水的混合物。该混合物进入萃取塔萃取分离出醇,塔顶含丙烯酸酯和少量水的镏出物进入醇气提塔。醇气提塔塔底液进入酯精制塔,由塔顶得到产品丙烯酸酯,送到产品罐。此外,从丙烯酸装置出来的尾气含有大量的有毒气体控制工程网版权所有,需进行催化焚烧反应,焚烧后生成合格的二氧化碳和水,排入大气。其工艺流程框图如图2所示:

  图2丙烯酸酯主要工艺流程框图
  图2  丙烯酸酯主要工艺流程框图

WebField JX-300XP DCS在丙烯酸酯装置中的应用如图

  控制系统总体设计方案
  系统配置

  丙烯酸酯装置的WebField JX-300XP控制系统由五个操作站、一个工程师站、五个控制站和一个联锁特制操作台组成。本装置检测点多,实际使用点数为1106点;自控程度高,控制回路共有140个,以常规控制为主,有部分分程控制、比例控制;安全联锁设计全面,特别是氧化单元的联锁控制尤其突出,并配置联锁操作台。系统规模如表1所示,系统配置图如图3所示:

  图3丙烯酸酯装置WebFieldJX-300P控制系统配置图
  图3 丙烯酸酯装置WebField JX-300P控制系统配置图

  主要控制回路
  丙烯酸酯生产过程中的控制主要包括分程控制和串级控制。分程控制主要是C430醇回收塔顶部压力控制、锅炉房高压蒸汽总管压力控制;串级控制主要是D236冷凝水罐出料流量和D236凝水罐液位控制、C220醋酸塔轻组分出料流量和D221塔顶受液槽液位控制、C220塔板温差和C220塔回流流量控制、E234夹套蒸汽流量和D234缓冲罐温度控制、E234底出料流量和E234薄膜蒸发器液位控制、C340塔顶出料流量和D341冷凝液回收槽液位控制、E311塔再沸器蒸汽流量和E311出口温度控制、C310塔底出料流量和C310分馏塔釜液

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