過氧化氫的醫(yī)用名稱又叫雙氧水，是過氧化氫溶于水的30%-60%濃度的水溶液，分子式是H2O2。即，一個過氧化氫分子含有兩個氧原子。雖然雙氧水能夠分解成水(H2O)和氧氣(O2)，但并不是雙氧水中“含有高濃度氧氣”。雙氧水是公認(rèn)的低毒物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)漂白、外科消毒等領(lǐng)域。因?yàn)樯婕暗竭^氧化氫生產(chǎn)的原料為易燃易爆物，因些對于地氧化氫的生產(chǎn)過程的安全控制及自動化控制水平的提高有極為重要的作用。

       目前，因新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝的不斷開拓應(yīng)用，儀表及自動化設(shè)備的迅猛發(fā)展，對于過氧化氫裝置的自動控制系統(tǒng)也不斷發(fā)展，并日臻完善。得益于有多套同類裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，本文針對差壓式液位變送器等自動化控制設(shè)備的使用特點(diǎn)，分析了過氧化氫生產(chǎn)裝置自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要改進(jìn)的幾個方面。改進(jìn)后的方案能夠提高裝置的自動化水平，節(jié)省勞動力，裝置的可靠性及安全性得到了保障和提高。

       1.概述

       我院作為蒽醌法生產(chǎn)過氧化氫技術(shù)的發(fā)源地，在過氧化氫工程化設(shè)計(jì)方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。通過多年的工程設(shè)計(jì)及現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累，自動控制方案不斷優(yōu)化和完善。優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案不僅能夠提高裝置的自動化水平，更好地滿足工藝要求，還可以降低生產(chǎn)運(yùn)行成本，便于日常管理和維護(hù)。自控設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化體現(xiàn)在設(shè)計(jì)中的個個環(huán)節(jié)，如自控設(shè)備的選型、控制方案的制定、施工方式的選擇等，各個環(huán)節(jié)都要考慮周全。

       2.自控設(shè)備選型優(yōu)化

       自控設(shè)備的選用要根據(jù)具體生產(chǎn)工藝、測量介質(zhì)、場所等條件確定，選擇既能滿足工藝要求又可以降低投資的實(shí)用型儀表，如過氧化氫生產(chǎn)裝置的自控設(shè)備選型優(yōu)化。

       （1）控制系統(tǒng)的選型優(yōu)化

       雙氧水生產(chǎn)發(fā)展相當(dāng)迅速，而且趨于向大規(guī)模、高技術(shù)方向發(fā)展，對自動化控制提出了越來越高的要求。我院設(shè)計(jì)的過氧化氫裝置從初年產(chǎn)3600噸（27.5%計(jì)）規(guī)模發(fā)展到今天全國大的26萬噸（27.5%計(jì)）規(guī)模，控制點(diǎn)數(shù)不斷增加，控制方案不斷改進(jìn)，并于90年代早將DCS集散控制系統(tǒng)應(yīng)用到雙氧水裝置上，取代初的盤裝儀表控制系統(tǒng)，從低級的單回路控制發(fā)展到高級復(fù)雜的系統(tǒng)控制及管控一體化，在自動化裝備、技術(shù)、功能、規(guī)模等方面都有了很大提高。

       DCS系統(tǒng)除了完成基本的過程控制，有更豐富的外圍接口，可以連接SIS、ITCC、GDS、設(shè)備包PLC等系統(tǒng)，中央控制室設(shè)公共的硬件平臺及以太網(wǎng)接口用于連接全廠管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全廠信息系統(tǒng)共享；采用冗余技術(shù)與自診斷技術(shù)，DCS系統(tǒng)的中央處理器，通信卡件，電源卡件，接口卡件，關(guān)鍵AI/AO卡件及供電單元等冗余配置，提高了系統(tǒng)可靠性；有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，可以進(jìn)行許多復(fù)雜的計(jì)算，輕松地處理在測量過程當(dāng)中遇到的線性化處理，自檢自校，測量值與工程值的轉(zhuǎn)換以及抗干擾等技術(shù)問題；系統(tǒng)編程簡單，使控制更加靈活，且系統(tǒng)規(guī)模易于擴(kuò)展，等等。

       （2）現(xiàn)場儀表的選型優(yōu)化

       過程檢測儀表是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，對工藝參數(shù)進(jìn)行檢測、顯示、記錄或者控制的基礎(chǔ)。隨著新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝的不斷應(yīng)用，過氧化氫裝置的現(xiàn)場儀表選型也在不斷優(yōu)化。

       首先是智能化和數(shù)字化儀表的采用，這些檢測儀表以嵌入型微型計(jì)算機(jī)為核心，采用HART協(xié)議與DCS通訊，在儀表設(shè)備管理站上能夠?qū)ΜF(xiàn)場儀表實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程調(diào)校、遠(yuǎn)程設(shè)定、補(bǔ)償環(huán)境因素變化等功能，大大節(jié)省了勞動力，提高了工作效率。

       根據(jù)多年同類裝置的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場儀表使用情況反饋，不斷調(diào)整與改進(jìn)儀表的選型，以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的測量與控制，如氧化液一分離、二分離液位測量儀表的選型。一分離、二分離的液位在過氧化氫生產(chǎn)裝置中是極為關(guān)鍵的工藝參數(shù)，操作不當(dāng)會引起嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。早期采用普通差壓變送器進(jìn)行測量，由于氧化液中的蒽醌低溫下會析出造成取壓管路的堵塞，故采用蒸汽伴熱的方式來保證液位的正常測量。后來設(shè)計(jì)采用單法蘭差壓變送器進(jìn)行測量，省去了蒸汽伴熱，減少了施工量，但在某雙氧水廠由于工人操作不當(dāng)出現(xiàn)了氧化液從上取壓口進(jìn)入測量管路的情況，造成液位測量不準(zhǔn)。綜合現(xiàn)場應(yīng)用情況的反饋，設(shè)計(jì)后來采用隔膜密封式雙法蘭差壓變送器，既解決了蒽醌析出造成取壓管線堵塞的問題，也不會因操作人員的失誤造成液位測量不準(zhǔn)，且保證了液位測量的高精度。

       3.控制方案的優(yōu)化

       根據(jù)以往生產(chǎn)裝置的運(yùn)行情況，不斷完善控制方案，以提高裝置的自動化水平及為安全生產(chǎn)提供更可靠的保障。

       （1）氫化塔補(bǔ)氮方案的優(yōu)化

       氫化塔壓力是關(guān)系能否正常生產(chǎn)的重要指標(biāo)，工藝設(shè)置有氫化塔補(bǔ)氮管路以使氫化塔壓力穩(wěn)定在正常操作范圍內(nèi)。早期裝置中補(bǔ)氮閥采用手動閥，需要操作人員去現(xiàn)場操作；從國內(nèi)首先套10萬噸裝置（由我院設(shè)計(jì)）開始，補(bǔ)氮閥改為遙控兩位閥，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；在裝置運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，遙控兩位閥補(bǔ)氮太快，會出現(xiàn)氫化塔壓力不穩(wěn)的情況。有了這些應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累，氫化塔補(bǔ)氮方案優(yōu)化為采用遙控兩位閥并聯(lián)一路遙控調(diào)節(jié)閥的方案。正常生產(chǎn)時，通過遙控調(diào)節(jié)閥補(bǔ)氮；緊急停車時，遙控兩位閥聯(lián)鎖打開，向氫化塔內(nèi)快速充氮，使氫化塔保持在正壓，避免空氣進(jìn)入，保證了裝置的安全。

       （2）微正壓自動調(diào)節(jié)補(bǔ)氮系統(tǒng)的設(shè)置

       氫化液槽、氧化液槽、循環(huán)工作液槽是雙氧水生產(chǎn)過程中極為重要的3個設(shè)備，氫化液槽頂部積聚有氫氣，氧化液槽和循環(huán)工作貯槽頂部有芳烴蒸汽，系統(tǒng)不穩(wěn)定時，有可能發(fā)生泄壓水封里的水倒吸的情況，一旦空氣進(jìn)入可能引發(fā)爆炸事故。設(shè)計(jì)通過在貯槽頂部設(shè)一高精度壓力變送器，氮?dú)夤芫€上設(shè)帶智能定位器的氣動調(diào)節(jié)閥，壓力變送器與調(diào)節(jié)閥構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)回路，使貯槽壓力維持在微正壓，為安全生產(chǎn)提供了可靠的保障。

       （3）先進(jìn)過程控制及在線實(shí)時優(yōu)化

       與早期裝置相比，增加了氫化尾氣在線分析、氧化尾氣在線分析、產(chǎn)品濃度在線分析等儀表，并將信號遠(yuǎn)傳至中控室，使操作人員及時掌握生產(chǎn)情況；灌裝儀表采用先進(jìn)的自動定量灌裝系統(tǒng)，大大提高了灌裝精度和效率，減輕了勞動強(qiáng)度；萃余液分離器、堿沉降器、堿分離器增加遙控排放及攝像頭監(jiān)控，使操作人員在控制室足不出戶就可以完成工藝操作；等等。

       4.施工方式優(yōu)化

       儀表電纜敷設(shè)早采用點(diǎn)對點(diǎn)單根敷設(shè)的方式，現(xiàn)場施工量很大。考慮到雙氧水裝置現(xiàn)場儀表較為集中，設(shè)計(jì)進(jìn)行電纜敷設(shè)優(yōu)化，控制室至現(xiàn)場采用單根大對數(shù)主電纜，通過接線箱將支線電纜敷設(shè)至就近的儀表；對于部分特殊信號儀表，如工業(yè)電視控制系統(tǒng)，采用光纖方式將信號送至中控室。優(yōu)化后的方案不僅可以節(jié)省電纜，而且利于施工，便于維護(hù)，大大節(jié)省了裝置的投資。

       5.安全儀表系統(tǒng)（SIS）的采用

       隨著過氧化氫生產(chǎn)裝置規(guī)模日趨大型化，生產(chǎn)裝置的密集程度越來越高，對操作、控制及安全的要求也越來越嚴(yán)格。生產(chǎn)過氧化氫所用的原料氫氣和重芳烴屬于易燃、易爆的危險物料，產(chǎn)品過氧化氫具有很強(qiáng)的氧化性和在一定條件下的分解性，生產(chǎn)過程稍有閃失就會釀成災(zāi)難性的事故，造成生產(chǎn)、設(shè)備、人員等方面的重大損失。

       我院利用在雙氧水技術(shù)方面的優(yōu)勢，以及歷年來開車運(yùn)行的裝置中總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)，制定了安全儀表聯(lián)鎖方案，并成為將SIS系統(tǒng)..成功應(yīng)用到過氧化氫生產(chǎn)裝置中的首先家，到目前為止已成功投運(yùn)到3套裝置中。根據(jù)過氧化氫裝置的工藝特點(diǎn)選取了幾個重要的工位，作為判斷生產(chǎn)是否處于安全狀態(tài)的依據(jù)，當(dāng)過程參數(shù)越限或由操作人員按下緊急停車按鈕時，系統(tǒng)發(fā)出緊急停車信號，系統(tǒng)能自動的產(chǎn)生一系列預(yù)先定義的動作，使生產(chǎn)裝置安全聯(lián)鎖或停車，阻止危險的發(fā)生和事故的擴(kuò)散，使危害減少到小。

       6.結(jié)論

       正是由于我院在過氧化氫工程化設(shè)計(jì)方面一直有先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，走在行業(yè)的前列，才為更優(yōu)更合理的設(shè)計(jì)創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。過氧化氫自控設(shè)計(jì)方案經(jīng)過不斷的優(yōu)化和完善，不僅能夠滿足工藝操作需求，為生產(chǎn)提供安全可靠的保障，還節(jié)省了投資和人力，大大提高了生產(chǎn)效率，為經(jīng)濟(jì)效益的增長創(chuàng)造了必備的條件。