專利名稱：新型磷酸生產系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動控制技術，特別涉及磷酸生產工藝計算機集散控制系統(tǒng)(DCS)系統(tǒng)。
背景技術：
磷酸(H3PO4)是一種重要的化工原料。根據制備工藝，分為濕法磷酸和熱法磷酸。熱法磷酸產品具有磷酸濃度大，純度高，雜質含量低，不含硫，產量高等特點。熱法磷酸生產流程是熔融黃磷經壓磷水置換后進入水化塔磷噴頭，經蒸汽霧化，與尾氣風機送來的二次空氣燃燒生成五氧化二磷(P2O5)。五氧化二磷氣體經循環(huán)酸水吸收制得磷酸。反應式為。
熱法磷酸生產線一般包括熔磷槽，黃磷貯槽，黃磷計量槽，水化塔，霧化塔，熱交換器，尾氣風機及各種加壓泵、循環(huán)泵等。現(xiàn)有技術的熱法磷酸生產過程，工藝參數的控制采用人工控制的方法，通過普通的檢測儀表檢測生產線上各主要點的工藝參數，根據操作人員的經驗，對工藝參數進行調節(jié)。這些現(xiàn)有技術存在的主要缺點是設計裝置能力小、儀表檢測點位少，檢測精度低，工藝控制簡單，大部分采用簡單的數字儀表控制，調節(jié)回路一般采用現(xiàn)場手動操作或者單回路數字儀表控制現(xiàn)場電動調節(jié)閥，事故反應時間滯后，不便于優(yōu)化、改進和提高。分析、檢測和控制主要采用人工方式，設備落后，產品產量、質量靠操作人員經驗和工作責任心等人為因素來保證。往往容易出現(xiàn)霧化蒸汽壓力過高，導致霧化角不均衡，投磷量不穩(wěn)，蒸汽量過大，容易損傷水化塔塔壁；蒸汽量過小，容易導致霧化效果差，黃磷燃燒不充分而產生紅酸、黃酸。黃磷計量槽注水流量是控制投磷量的關鍵環(huán)節(jié)，如果控制不穩(wěn)定，也容易產生上述不正常情況。
計算機集散控制系統(tǒng)，以下簡稱DCS系統(tǒng)。是一種分散采集，集中管理的計算機自動控制系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)一般由五部份組成控制器，I/O板，操作站，通訊網絡，圖形及編程軟件。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題，就是針對現(xiàn)有熱法磷酸生產線工藝參數控制量大，人為控制易產生誤差，產品質量不穩(wěn)定的缺點，提供一種采用計算機集散控制技術的新型熱法磷酸生產系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術問題，采用的技術方案是新型磷酸生產系統(tǒng)，包括熱法磷酸生產線，其特征在于還包括DCS系統(tǒng)；所述DCS系統(tǒng)與熱法磷酸生產線連接，控制磷酸生產工藝參數。
本發(fā)明的有益效果是，提高了工藝參數檢測精度和控制精度，減輕了勞動強度，克服了人為因素對產品質量的影響，減少了事故發(fā)生率，實現(xiàn)了熱法磷酸生產關鍵工序的自動控制。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖；圖2是實施例1的結構示意圖；圖3是實施例2的結構示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明根據熱法磷酸生產線檢測點分布廣，檢測點位多，工藝參數控制量大的特點，將DCS系統(tǒng)應用于熱法磷酸生產工藝的控制，通過分散采集各檢測點的參數，對工藝參數進行集中控制處理。本發(fā)明采用DCS控制技術中成熟的單回路PID控制方式，在現(xiàn)有熱法磷酸生產線上增加了由檢測裝置，主控裝置，調節(jié)裝置等構成的DCS控制系統(tǒng)。通過檢測裝置對生產過程的主要參數進行檢測，并將檢測信號送到主控裝置進行處理。主控裝置通過內部程序對檢測信號進行分析運算，輸出相應控制信號，驅動調節(jié)裝置，對相關參數進行調節(jié)。本發(fā)明的結構示意圖見圖1。
實施例1本例選用數字式控制系統(tǒng)，主控裝置組成包括AD轉換器，DA轉換器，控制器及操作站。系統(tǒng)結構見圖2。AD轉換器輸入端與檢測裝置連接，將檢測到的工藝參數進行數字化處理后，輸入控制器?？刂破鲗⑤斎霐祿c設定值進行比較，經過內部程序運算處理，輸出數字控制信號到DA轉換器，DA轉換器對數字控制信號進行數模轉換，輸出模擬控制信號，驅動調節(jié)裝置，對相關工藝參數進行調節(jié)。同時，各相關檢測及調節(jié)過程的圖像界面，通過總線在操作站進行實時顯示，操作人員也可以在操作站對系統(tǒng)進行控制。
數字式控制系統(tǒng)，具有參數檢測、控制精度高，抗干擾能力強等優(yōu)點。
實施例2本例的DCS系統(tǒng)結構示意圖如圖3，圖中示出了熱法磷酸生產線主要工序的工藝參數檢測點及控制點。下面根據生產線工藝流程，對本例的DCS系統(tǒng)進行詳細描述1.水化塔液位控制水化塔是熱法磷酸生產的主要設備。黃磷在水化塔中燃燒后與水反應生成的稀磷酸，然后通過循環(huán)酸泵回流，使稀酸重新回到水化塔掛膜，稀酸中的水不斷與P2O5反應生成磷酸，從而使酸的濃度不斷增加，當濃度達到82％(現(xiàn)有五鈉生產工藝控制指標)時，啟動調節(jié)閥，將82％的磷酸送至成品酸貯槽。為了保證水化塔的正常工作，水化塔液位應控制在水化塔底部容池容積的50％。液位過高會導致水化塔副塔被淹沒，尾氣風機無法抽風，黃磷燃燒不充分，黃磷以顆粒狀掉入循環(huán)酸中，生成黃酸或黑酸。液位過低會導致循環(huán)酸泵抽空，損壞循環(huán)泵或不能很好的形成掛膜。調節(jié)閥的主要作用就是控制水化塔液位，保證水化塔液位處于正常位置。本例的水化塔液位檢測裝置，采用壓力式單法蘭液位傳感器，將液位變化轉換成電流信號，輸入AD轉換器，轉換成數字信號，通過控制器送入操作員站(圖中未示出)的顯示器上顯示。同時，控制器根據內部程序進行PID邏輯運算，輸出數字控制信號，經DA轉換器轉換成4～20mA電流信號送到水化塔產酸調節(jié)閥，控制調節(jié)閥的開度，使液位保持在容池容積的50％。
2.黃磷計量槽注水流量控制黃磷計量槽是密閉容器，通過泵打入黃磷存在計量槽中，關閉所有的溢流閥門，僅開黃磷的出口閥和加水閥，啟動壓磷熱水泵后，熱水從加水口進入計量槽，當壓力達到0.3Mpa后，黃磷就會從計量槽的底部壓出，進入水化塔。計量和控制加入計量槽的水量和瞬時流量即可等比算出黃磷的使用量和黃磷進入水化塔的瞬時流量，并保持黃磷進入量為1.5m3/h，保證系統(tǒng)平穩(wěn)運行。這里的黃磷計量槽注水流量檢測裝置，采用渦街流量計作為流量傳感器，檢測黃磷計量槽注水流量，將流量信號轉換成電流信號送入AD轉換器，經控制器進行PID邏輯運算，輸出數字控制信號，經DA轉換器輸出4～20mA電流，控制壓磷熱水調節(jié)閥的開度，使進入水化塔的黃磷流量控制在1.5m3/h。檢測參數及調節(jié)過程的圖像界面在操作站的顯示器上顯示。
3.霧化塔蒸汽壓力控制為保證壓磷過程控制穩(wěn)定，在瞬時壓磷量恒定時，影響黃磷燃燒的主要因素就是霧化蒸汽壓力。霧化蒸汽將液態(tài)的黃磷霧化，在水化塔中燃燒生成P2O5。這里的霧化塔蒸汽壓力檢測裝置，選用壓力傳感器檢測霧化塔蒸汽壓力。霧化蒸汽壓力信號經控制器處理，輸出4～20mA電流信號到霧化塔蒸汽調節(jié)閥，控制其開度，保持霧化蒸汽壓力為0.75Mpa。
4.磷酸濃度控制由于原生產線上沒有在線測量系統(tǒng)濃度，只是通過分析人員定時取樣分析生產系統(tǒng)濃度，經過分析判斷系統(tǒng)是否需要補水或補水量。為了控制磷酸的出酸濃度恒定，保證下一生產工序的配方穩(wěn)定，本例在磷酸的循環(huán)酸系統(tǒng)板式換熱器后增加濃度檢測裝置，在線分析磷酸濃度。由于系統(tǒng)中不斷有黃磷燃燒生成P2O5，同時通過調節(jié)加入稀酸槽的進水量，使水化塔掛膜水濃度降低，在吸收P2O5后生成82％的濃磷酸，讓加入系統(tǒng)的水量和P2O5量達到動態(tài)平衡。這里采用濃度傳感器檢測循環(huán)酸管線上磷酸濃度，檢測信號電流送入控制器進行處理，輸出4～20mA電流到稀酸槽進水調節(jié)閥，控制稀酸槽進水量，穩(wěn)定循環(huán)酸系統(tǒng)的濃度。
5.生產線安全控制在生產過程中，循環(huán)酸泵、循環(huán)水泵、尾氣風機、水化塔中任何一處設備出現(xiàn)異常，都會危及生產線的安全。為了生產系統(tǒng)安全和設備的安全，都應該停車，所以當以上三臺電機跳閘，水化塔塔壁溫度超過150℃時都應關斷壓磷熱水泵，停止壓磷。本例為此增加了安全檢測裝置及停機裝置。從電氣配電室測取循環(huán)酸泵、循環(huán)水泵、尾氣風機的電機運行狀態(tài)信號，通過信號電纜傳送到DCS系統(tǒng)，通過DCS系統(tǒng)內部處理，在顯示器的圖像界面上顯示泵的運行狀態(tài)。操作工在系統(tǒng)開車后，通過鼠標操作DCS系統(tǒng)畫面，將系統(tǒng)連鎖投入啟動狀態(tài)。如果循環(huán)酸泵、循環(huán)水泵、尾氣風機，其中一個出現(xiàn)跳閘或水化塔溫度超過150℃，控制器則會作出判斷，輸出一個開關信號到繼電器，使其觸點閉合，切斷壓磷熱水泵電源。
本例的DCS系統(tǒng)，可以通過通訊網絡實現(xiàn)遠程監(jiān)控。為了提高系統(tǒng)可靠性，本例的DCS系統(tǒng)采用了二度冗余系統(tǒng)。
上述實施例，僅對熱法磷酸生產線的主要工序控制進行了說明，根據不同規(guī)模的生產線，運用本發(fā)明的技術原理，采用本領域的常規(guī)技術，可以實現(xiàn)各種熱法磷酸生產線的DCS控制，其皆屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.新型磷酸生產系統(tǒng)，包括熱法磷酸生產線，其特征在于還包括DCS系統(tǒng)；所述DCS系統(tǒng)與熱法磷酸生產線連接，控制磷酸生產工藝參數。
2.根據權利要求1所述的新型磷酸生產系統(tǒng)，其特征在于所述DCS系統(tǒng)包括檢測裝置，主控裝置和調節(jié)裝置；所述檢測裝置及調節(jié)裝置與熱法磷酸生產線連接，所述主控裝置與檢測裝置及調節(jié)裝置連接；所述檢測裝置對磷酸生產線工藝參數進行檢測；所述主控裝置根據檢測裝置輸入的工藝參數，經運算處理，輸出控制信號，驅動調節(jié)裝置對工藝參數進行控制。
3.根據權利要求2所述的新型磷酸生產系統(tǒng)，其特征在于所述檢測裝置至少包括下列一種檢測裝置水化塔液位檢測裝置，霧化塔蒸汽壓力檢測裝置，黃磷計量槽注水流量檢測裝置，循環(huán)酸管線上磷酸濃度檢測裝置。
4.根據權利要求2所述的新型磷酸生產系統(tǒng)，其特征在于所述調節(jié)裝置至少包括下列一種調節(jié)裝置水化塔產酸調節(jié)閥，霧化塔蒸汽調節(jié)閥，壓磷熱水調節(jié)閥，稀酸槽進水調節(jié)閥。
5.根據權利要求2、3或4所述的新型磷酸生產系統(tǒng)，其特征在于所述主控裝置包括AD轉換器，DA轉換器，控制器及操作站；所述AD轉換器輸入端接檢測裝置，輸出端接控制器；所述控制器與DA轉換器輸入端連接；所述DA轉換器輸出端接調節(jié)裝置；所述操作站與控制器連接。
6.根據權利要求5所述的新型磷酸生產系統(tǒng)，其特征在于還包括安全連鎖裝置和停機裝置；所述安全連鎖裝置對循環(huán)酸泵、循環(huán)水泵、尾氣風機及水化塔塔壁溫度進行檢測，并將檢測信號輸入主控裝置；所述主控裝置輸出的控制信號接停機裝置；所述停機裝置根據主控裝置輸出的信號，控制壓磷熱水泵電源。
7.根據權利要求1所述的新型磷酸生產系統(tǒng)，其特征在于所述DCS系統(tǒng)采用單回路PID控制方式控制磷酸生產工藝參數。
全文摘要
本發(fā)明涉及磷酸生產工藝計算機集散控制系統(tǒng)(DCS)系統(tǒng)。本發(fā)明為解決現(xiàn)有熱法磷酸生產線工藝參數控制量大，人為控制易產生誤差，產品質量不穩(wěn)定的技術問題，公開了一種新型熱法磷酸生產系統(tǒng)。本發(fā)明解決上述技術問題，采用的技術方案是新型磷酸生產系統(tǒng)，包括熱法磷酸生產線，DCS系統(tǒng)；所述DCS系統(tǒng)與熱法磷酸生產線連接，控制磷酸生產工藝參數。本發(fā)明的有益效果是，提高了工藝參數檢測精度和控制精度，減輕了勞動強度，克服了人為因素對產品質量的影響，減少了事故發(fā)生率，實現(xiàn)了熱法磷酸生產關鍵工序的自動控制。本發(fā)明的技術方案，主要用于現(xiàn)有熱法磷酸生產線的改造。
文檔編號C01B25/00GK1803588SQ20051002014
公開日2006年7月19日 申請日期2005年1月11日 優(yōu)先權日2005年1月11日
發(fā)明者鄧敏, 何元坤, 肖明, 謝彬, 李江林, 陳昌莉 申請人:宜賓天藍化工有限責任公司