一種合成氣制乙二醇的工業(yè)生產(chǎn)在線檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種合成氣制乙二醇的工業(yè)生產(chǎn)在線檢測(cè)系統(tǒng)，包括分析小屋、中紅外分析儀、IPC、PLC、DCS、SIS、氣體報(bào)警器、防爆風(fēng)機(jī)、警笛和警燈；PLC根據(jù)氣體報(bào)警儀對(duì)分析小屋內(nèi)的氣體濃度的測(cè)量情況，控制防爆風(fēng)機(jī)、警笛和警燈的工作，實(shí)現(xiàn)防爆措施；中紅外分析儀檢測(cè)工藝氣體氣體的含量，并將檢測(cè)結(jié)果傳輸至IPC；IPC顯示和計(jì)算檢測(cè)結(jié)果，并將檢測(cè)結(jié)果和計(jì)算結(jié)果傳輸至PLC；PLC對(duì)檢測(cè)結(jié)果、計(jì)算結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)、判斷，并向SIS發(fā)送控制信號(hào)，向DCS發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)果；SIS根據(jù)控制信號(hào)控制聯(lián)鎖裝置；DCS顯示數(shù)據(jù)結(jié)果，操作人員根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)，操作DCS對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，解決目前合成氣制已二醇的生產(chǎn)工藝存在檢測(cè)分析嚴(yán)重滯后、反應(yīng)效率低、安全穩(wěn)定性差等問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】-種合成氣制乙二醇的工業(yè)生產(chǎn)在線檢測(cè)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生產(chǎn)工藝自動(dòng)化，尤其涉及化工生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)據(jù)采集、檢測(cè)和分析的 系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 如圖1所示，是現(xiàn)今合成氣制乙二醇的生產(chǎn)工藝流程，該生產(chǎn)工藝流程主要包括 酯化單元、羰化單元、加氫單元和精制單元等四個(gè)操作單元，其中用于反應(yīng)的原料及各單元 之間的物質(zhì)輸送均采用工藝管道進(jìn)行，以下是結(jié)合圖1對(duì)該四個(gè)單元以及整個(gè)生產(chǎn)工藝的 介紹。
[0003] 酯化單元
[0004] 酯化單元包括預(yù)反應(yīng)器和氧化酯化塔兩部分，所涉及的反應(yīng)如下：
[0005] 2N0+02 = 2N02 (1)
[0006] N0+N02 = N2〇3 (2)
[0007] 2CH30H+N203 = 2CH30N0+H20 (3)
[0008] 如圖1所示，首先由羰化單元來(lái)的一部分NO與界外來(lái)的02經(jīng)工藝管道輸入反應(yīng) 器，并在預(yù)反應(yīng)器中發(fā)生（1)式反應(yīng)，接著結(jié)合界外來(lái)no 2，在氧化酯化塔中與精制單元回收 的甲醇CH30H發(fā)生（2)和（3)反應(yīng)，生成亞硝酸甲酯CH 30N0(簡(jiǎn)稱MN)，最后，將所生成的亞 硝酸甲酯CH30N0經(jīng)工藝管道送至羰化單元。
[0009] 羰化單元
[0010] 羰化單元包括羰化反應(yīng)器和分離提純塔兩部分，所涉及的反應(yīng)如下：
[0011] 2CH30N0+2C0 = (C00CH3) 2+2N0 (4)
[0012] 亞硝酸甲酯氣CH30N0與界外來(lái)C0經(jīng)工藝管道輸入羰化反應(yīng)器，并在羰化反應(yīng) 器中發(fā)生（4)式的羰化反應(yīng)，生成草酸二甲酯（C00CH 3)2(簡(jiǎn)稱DM0)和一氧化氮N0氣體， 生成物經(jīng)分離提純塔冷凝氣液分離提純后，N0的氣相返回酯化單元，而液相草酸二甲酯 (C00CH 3)2經(jīng)提純后送至加氫單元。
[0013] 加氫單元
[0014] 加氫單元有加氫反應(yīng)器，所涉及的反應(yīng)如下：
[0015] (C00CH3) 2+4H2 = (CH20H) 2+2CH30H (5)
[0016] DM0與界外來(lái)H2經(jīng)工藝管道輸入加氫反應(yīng)器，并在加氫反應(yīng)器中發(fā)生（5)式的加 氫反應(yīng)，生成粗品乙二醇（CH 20H)2，并將粗品乙二醇（CH20H)2送至精制單元。
[0017] 精制單元
[0018] 乙二醇（CH20H)2粗品，經(jīng)精制單元中精餾塔分離提純后，得到所需工業(yè)品級(jí)的乙 二醇產(chǎn)品，回收后的甲醇ch 3oh則返回酯化單元循環(huán)利用。
[0019] 總化學(xué)反應(yīng)式為：2C0+0. 502+4H2 = (CH20H)2+H20 (6)
[0020] 從上述酯化和羰化兩單元的反應(yīng)來(lái)看，酯化單元中實(shí)現(xiàn)氧化酯化反應(yīng)，羰化單元 實(shí)現(xiàn)羰化反應(yīng)，氧化酯化反應(yīng)得到的產(chǎn)物亞硝酸甲酯是羰化反應(yīng)的載氧體和中間體，而羰 化反應(yīng)的產(chǎn)物NO又是氧化酯化反應(yīng)的反應(yīng)物，因此羰化反應(yīng)和氧化酯化反應(yīng)的匹配是實(shí) 現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)綠色無(wú)污染的關(guān)鍵，所以單就酯化和羰化單元生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，工藝操作上不僅要控 制好系統(tǒng)的操作壓力、反應(yīng)溫度、反應(yīng)循環(huán)氣空速以及各塔器液位的穩(wěn)定，同時(shí)還要控制好 C0、麗、NO等反應(yīng)物料的配比，否則會(huì)引起以下問(wèn)題：
[0021] 1)羰化反應(yīng)式⑷中，C0/MN< 1，即原料氣中的麗過(guò)量時(shí)，催化劑表面不但發(fā)生 了 C0偶聯(lián)反應(yīng)，還發(fā)生MN催化分解反應(yīng)，導(dǎo)致了副產(chǎn)物甲醇（簡(jiǎn)稱ME)和甲酸甲酯（簡(jiǎn)稱 MF)大量生成；
[0022] 2)反應(yīng)式（3)所生成的亞硝酸甲酯不穩(wěn)定，易與空氣混合能形成爆炸性混合物， 且遇熱后極易分解，有燃燒爆炸的危險(xiǎn)，其催化分解反應(yīng)式為
[0023] 4CH30N0 = CH300CH+2CH30H+2N0 (7)
[0024] 該反應(yīng)（7)瞬間即可放出巨大的熱量，致使反應(yīng)器"飛溫"，爆炸，會(huì)對(duì)設(shè)備、人身 和生產(chǎn)安全造成極大危害；
[0025] 3)C0、N0含量過(guò)高或配比不合適，同樣會(huì)抑制羰化反應(yīng)的進(jìn)行，影響MN的轉(zhuǎn)化率 和主產(chǎn)物DM0的產(chǎn)率。
[0026] 由上述問(wèn)題可知，為了確保最佳的反應(yīng)效率和最安全穩(wěn)定的操作工藝條件，在氧 化酯化塔塔頂氣體出口管線上設(shè)置氣體分析取樣點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)是一項(xiàng)非常必要的工作， 因?yàn)榭筛鶕?jù)氣體組份的分析數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)節(jié)C0和0 2的進(jìn)料量和N02補(bǔ)入量，使羰化進(jìn)料氣 中麗、N0、總氮（MN+N0)、C0/MN的含量（V% )控制在正常指標(biāo)之內(nèi)。
[0027] 目前在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)氧化酯化塔出口氣體的組份檢測(cè)分析，先后采用的兩種方 法及其缺點(diǎn)如下：
[0028] ①由分析人員到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)取樣后，再到分析間進(jìn)行色譜分析測(cè)定，即使在排除被 測(cè)氣體工藝管線到氣相色譜的距離后，現(xiàn)場(chǎng)取樣的離線分析實(shí)驗(yàn)室內(nèi)色譜儀至少30分鐘 才能報(bào)出分析結(jié)果，根本無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)節(jié)；
[0029] ②將被測(cè)氣體引至分析小屋，通過(guò)工業(yè)在線色譜進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，即使在線的工業(yè) 色譜分析儀最快也需要10-15分鐘的時(shí)間，同樣滯后，且分析結(jié)果不能直接傳輸?shù)椒植际?控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱DCS)上，關(guān)鍵組分測(cè)量結(jié)果沒(méi)有報(bào)警設(shè)置，且無(wú)法對(duì)系統(tǒng)連鎖信號(hào)進(jìn)行控 制，緊急情況下無(wú)法快速開(kāi)關(guān)工藝連鎖閥門(mén)。
[0030] 從以上反映的問(wèn)題及采用的檢測(cè)分析方法來(lái)看，目前合成氣制已二醇的生產(chǎn)工藝 存在檢測(cè)分析嚴(yán)重滯后、反應(yīng)效率低、安全穩(wěn)定性差等問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0031] 本發(fā)明的目的是提供一種合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)氣體在線檢測(cè)系統(tǒng)，解決目前 合成氣制已二醇的生產(chǎn)工藝存在檢測(cè)分析嚴(yán)重滯后、反應(yīng)效率低、安全穩(wěn)定性差等問(wèn)題。
[0032] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)氣體在線檢測(cè)系 統(tǒng)，包括中紅外分析儀、IPC、PLC、DCS和SIS，由中紅外分析儀對(duì)工藝生產(chǎn)中的各氣體組分 含量進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送至IPC ;IPC對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和計(jì)算，并將得到的計(jì) 算結(jié)果連同檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給PLC ;PLC對(duì)計(jì)算結(jié)果和檢測(cè)結(jié)果據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和發(fā)送至DCS ;PLC 對(duì)檢測(cè)結(jié)果和計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、判斷檢測(cè)結(jié)果和計(jì)算結(jié)果是否符合正常的工藝指標(biāo)范 圍，若符合工藝指標(biāo)范圍，則繼續(xù)執(zhí)行檢測(cè)過(guò)程，若不符合工藝指標(biāo)范圍，則PLC根據(jù)分析 結(jié)果向SIS發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)，SIS根據(jù)相應(yīng)的控制信號(hào)做出相應(yīng)的動(dòng)作。
[0033] 中紅外分析儀與IPC用網(wǎng)線連接，通過(guò)局域網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)；IPC與PLC通過(guò)RS485或 RS232通信接口連接和數(shù)據(jù)傳輸；PLC的信號(hào)輸出端口經(jīng)硬接線分別與DCS、SIS連接。
[0034] 還包括分析小屋、氣體報(bào)警器、防爆風(fēng)機(jī)、警笛和警燈，中紅外分析儀、IPC、PLC、 DCS、SIS、氣體報(bào)警器、防爆風(fēng)機(jī)、警笛和警燈，均安置在分析小屋內(nèi)；PLC的信號(hào)輸入端口 經(jīng)硬接線與氣體報(bào)警儀連接；PLC的信號(hào)輸出端口經(jīng)硬接線分別與防爆風(fēng)機(jī)、警笛和警燈 連接。
[0035] 當(dāng)氣體報(bào)警儀將測(cè)到分析小屋內(nèi)的氣體濃度達(dá)到或超過(guò)報(bào)警值時(shí)，氣體報(bào)警儀向 PLC發(fā)送高限報(bào)警信號(hào)。
[0036] PLC用于根據(jù)氣體報(bào)警儀的高限報(bào)警信號(hào)啟動(dòng)防爆風(fēng)機(jī)、警笛和警燈。
[0037] 中紅外分析儀，用于對(duì)氣體C0、N0、MN的含量的檢測(cè)；中紅外分析儀可選用bruker 廠家生產(chǎn)的tensor 27型號(hào)。
[0038] PLC用于根據(jù)所接收到的C0含量、N0含量、MN含量、C0和N0配比、比值C0/MN、 Ν0+ΜΝ數(shù)據(jù)，判斷C0含量、N0含量、麗含量、C0和N0配比、比值C0/MN和Ν0+ΜΝ是否處于 正常指標(biāo)范圍內(nèi)；PLC根據(jù)判斷結(jié)果，向SIS發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)，并將C0含量、N0含量、 MN含量、C0和N0配比、比值C0/MN、Ν0+ΜΝ轉(zhuǎn)化成4一20mA信號(hào)發(fā)送給DCS。
[0039] DCS用于將接收到的C0含量、NO含量、MN含量、C0和NO配比、比值C0/MN、Ν0+ΜΝ 等數(shù)據(jù)顯示；工藝操作人員根據(jù)DCS顯示的數(shù)據(jù)，通過(guò)DCS操作對(duì)整個(gè)工藝生產(chǎn)過(guò)程做出相 應(yīng)的調(diào)整和控制。
[0040] SIS根據(jù)PLC發(fā)送的相應(yīng)控制信號(hào)，SIS系統(tǒng)控制相應(yīng)的聯(lián)鎖裝置，即閥門(mén)（1)、閥 門(mén)（2)、閥門(mén)（3)的工作。
[0041] 工作步驟包括：
[0042] 步驟S1 :氣體報(bào)警儀檢測(cè)分析小屋中氣體C0的濃度，同時(shí)執(zhí)行步驟S5 ;
[0043] 步驟S2 :氣體報(bào)警儀判斷C0的濃度是否達(dá)到或超過(guò)報(bào)警濃度值，若C0的濃度達(dá) 到或超過(guò)報(bào)警濃度值，則執(zhí)行步驟S3,否則執(zhí)行步驟S1 ;
[0044] 步驟S3 :氣體報(bào)警儀以4一20mA的信號(hào)形式向PLC發(fā)送高限報(bào)警信號(hào)，下一步執(zhí) 行步驟S4 ;
[0045] 步驟S4 :PLC向防爆風(fēng)機(jī)、警笛、警燈分別發(fā)送相應(yīng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，啟動(dòng)防爆風(fēng)機(jī)、警 笛、警燈，使防爆風(fēng)機(jī)開(kāi)始排風(fēng)工作、警笛鳴笛、警燈發(fā)光；
[0046] 步驟S5 :中紅外分析儀測(cè)量氣體C0、N0、MN的含量，并將測(cè)量到的結(jié)果通過(guò)網(wǎng)線發(fā) 送至IPC，下一步執(zhí)行步驟S6 ;
[0047] 步驟S6 :IPC接收到氣體C0、N0、麗含量的測(cè)量結(jié)果后，顯示C0、N0、麗的含量，下 一步執(zhí)行步驟S7 ;
[0048] 步驟S7 : IPC計(jì)算C0和N0的配比、總氮（ΜΝ+Ν0)、C0/MN的比值，下一步執(zhí)行步驟 S8 ；
[0049] 步驟S8 :IPC將C0和N0的配比、總氮（ΜΝ+Ν0)、C0/MN、CO、NO、MN的含量輸出至 PLC，下一步執(zhí)行步驟S9 ;
[0050] 步驟S9 :PLC將C0和N0的配比、總氮（ΜΝ+Ν0)、C0/MN比值、C0含量、N0含量、MN 含量等數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)，下一步同時(shí)執(zhí)行步驟S10、步驟S11、步驟S12、步驟S13 ;
[0051] 步驟S10 :PLC將C0和NO的配比、總氮（MN+NO)、比值C0/MN、C0含量、NO含量、MN 含量等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成4一20mA的信號(hào)并發(fā)送至DCS設(shè)備，下一步執(zhí)行步驟17 ;
[0052] 步驟S11 :若N0濃度低于低限報(bào)警值，PLC向SIS發(fā)送第一開(kāi)關(guān)信號(hào)，執(zhí)行步驟 514, 否則重復(fù)步驟S11 ;
[0053] 步驟S12 :若C0濃度高于高限報(bào)警值，PLC向SIS發(fā)送第三開(kāi)關(guān)信號(hào)，執(zhí)行步驟 515, 否則重復(fù)步驟S12 ;
[0054] 步驟S13 :若MN濃度高于高限報(bào)警值，PLC向SIS發(fā)送第四開(kāi)關(guān)信號(hào)，執(zhí)行步驟 516, 否則重復(fù)步驟S13 ;
[0055] 步驟S14:SIS收到第一開(kāi)關(guān)信號(hào)后，關(guān)閉閥門(mén)1，停止02輸入；
[0056] 步驟S15 :SIS收到第二開(kāi)關(guān)信號(hào)后，關(guān)閉閥門(mén)2,停止N02輸入；
[0057] 步驟S16 :SIS收到第三開(kāi)關(guān)信號(hào)后，開(kāi)啟閥門(mén)3,放空羰化單元中的N0，C0，MN，甲 醇；
[0058] 步驟S17 :DCS接收到來(lái)自PLC的C0含量、N0含量、MN含量、C0和N0的配比、總 氮（ΜΝ+Ν0)、比值C0/麗等數(shù)據(jù)的4一20mA信號(hào)后，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并顯示，下一步執(zhí) 行 S18 ;
[0059] 步驟S18 :工藝操作人員根據(jù)C0含量、N0含量、麗含量、C0和N0的配比、總氮 (MN+NO)、C0/MN比值，通過(guò)DCS調(diào)節(jié)各閥門(mén)，即調(diào)節(jié)0 2、N02、C0進(jìn)樣量來(lái)控制系統(tǒng)中Ν0、ΜΝ、 C0的含量在正常工藝指標(biāo)范圍內(nèi)，保證工藝生產(chǎn)穩(wěn)定。
[0060] 本發(fā)明提供的合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)氣體在線檢測(cè)系統(tǒng)，整體上采用的是傅里 葉紅外法分析方法，其分析數(shù)據(jù)結(jié)果在1分鐘之內(nèi)就能快速傳輸出來(lái)，解決了酯化羰化單 元生產(chǎn)長(zhǎng)期以來(lái)分析結(jié)果的嚴(yán)重滯后的問(wèn)題；本系統(tǒng)采用的DCS，將數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，操作人 員可以根據(jù)DCS上顯示的數(shù)據(jù)，通過(guò)DCS的操作對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行及時(shí)的控制、調(diào)節(jié)生產(chǎn)原料 的配比，從而能提高反應(yīng)的效率；；本系統(tǒng)所采用的PLC可以對(duì)IPC輸出至的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行 檢測(cè)，且可以保持上一次測(cè)量的數(shù)據(jù)信號(hào)，并傳輸?shù)紻CS上進(jìn)行顯示，因此當(dāng)中紅外分析儀 或IPC出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或死機(jī)情況，只要操作人員發(fā)現(xiàn)DCS上顯示的測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)在不變動(dòng)， 則可進(jìn)行調(diào)整控制，或進(jìn)行故障檢修，避免造成工藝控制及聯(lián)鎖裝置的錯(cuò)誤操作，提高了生 產(chǎn)工藝的安全穩(wěn)定性；本系統(tǒng)增加了氣體報(bào)警器、防爆風(fēng)機(jī)、警笛和警燈等報(bào)警設(shè)備，并結(jié) 合PLC對(duì)報(bào)警設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，因此整套在線紅外分析儀增加了防爆功能，使乙二醇的 工業(yè)生產(chǎn)更具備安全可靠性。
[0061] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種合成氣制乙二醇的工業(yè)生產(chǎn)在線檢測(cè)系統(tǒng)作進(jìn)一 步說(shuō)明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0062] 圖1為目前合成氣制乙二醇的生產(chǎn)工藝流程圖；
[0063] 圖2為本發(fā)明的合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)氣體在線檢測(cè)系統(tǒng)的原理圖；
[0064] 圖3為本發(fā)明的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)下的合成氣制乙二醇的生產(chǎn)工藝流程圖； [0065] 圖4為本發(fā)明的合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)氣體在線檢測(cè)系統(tǒng)的工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0066] 如圖2所示，本實(shí)施例中的合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)氣體在線檢測(cè)系統(tǒng)，其設(shè)備 包括分析小屋、中紅外分析儀、IPC、PLC、DCS、SIS、氣體報(bào)警器、防爆風(fēng)機(jī)、警笛和警燈。 [0067] 以下是本實(shí)施例各設(shè)備的的連接關(guān)系：
[0068] 中紅外分析儀、IPC、PLC、DCS、SIS、氣體報(bào)警器、防爆風(fēng)機(jī)、警笛和警燈均安置在分 析小屋內(nèi)；中紅外分析儀與IPC用網(wǎng)線連接，通過(guò)局域網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)；IPC與PLC通過(guò)RS485 或RS232通信接口連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；PLC的信號(hào)輸出端口經(jīng)硬接線分別與DCS、SIS、氣體 報(bào)警器、防爆風(fēng)機(jī)、警笛和警燈連接。
[0069] 以下是本實(shí)施例各設(shè)備的作用：
[0070] 分析小屋：用于安放工業(yè)設(shè)備；本實(shí)施例中，選用尺寸為2m*4. 5m*3m的分析小屋， 用于安置中紅外分析儀、IPC、PLC、DCS、SIS、氣體報(bào)警器、防爆風(fēng)機(jī)、警笛和警燈等設(shè)備；
[0071] 中紅外分析儀：用于檢測(cè)循環(huán)工藝中各氣體組分含量，中紅外分析儀可選用 bruker廠家生產(chǎn)的tensor 27型號(hào)；本實(shí)施例中，中紅外分析儀主要用于測(cè)量氣體CO、N0、 麗（亞硝酸甲酯）的含量，并將測(cè)量到的結(jié)果通過(guò)網(wǎng)線發(fā)送至IPC ;
[0072] 氣體報(bào)警儀：用于探測(cè)危險(xiǎn)氣體的濃度，當(dāng)達(dá)到或超過(guò)報(bào)警值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)； 本實(shí)施例中，氣體報(bào)警儀主要用于測(cè)量分析小屋內(nèi)C0的濃度，當(dāng)分析小屋內(nèi)的中紅外分析 儀發(fā)生泄漏，分析小屋內(nèi)C0濃度達(dá)到或超過(guò)報(bào)警濃度時(shí)，氣體報(bào)警儀向PLC發(fā)送高限報(bào)警 信號(hào)；
[0073] IPC :為工業(yè)計(jì)算機(jī)（Industrial PC，簡(jiǎn)稱IPC)，主要用于工業(yè)控制、測(cè)試等；本實(shí) 施例中，IPC用于安裝中紅外分析儀的操作軟件，計(jì)算C0和N0的配比、比值C0/MN、Ν0+ΜΝ， 并將計(jì)算結(jié)果和CO、N0、麗的含量進(jìn)行顯示和輸出至PLC。
[0074] PLC :可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller, PLC)，作用在于：接收 來(lái)自氣體報(bào)警儀的C0高限報(bào)警信號(hào)后向防爆風(fēng)機(jī)、警笛、警燈發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào)；接收并存儲(chǔ) 來(lái)自IPC的C0和N0配比計(jì)算結(jié)果、比值C0/MN、N0+MN的計(jì)算結(jié)果、C0含量、N0含量、麗含 量；判斷C0和N0配比、比值C0/MN、Ν0+ΜΝ、C0含量、N0含量、麗含量是否處于正常工藝指 標(biāo)范圍內(nèi)；根據(jù)判斷結(jié)果，向SIS發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)，同時(shí)將C0和N0配比、比值C0/MN、 Ν0+ΜΝ、C0含量、N0含量、MN含量轉(zhuǎn)化成4-20mA信號(hào)發(fā)送給DCS ;
[0075] DCS :分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System)，又稱集散控制系統(tǒng)，用于 顯示PLC發(fā)的C0和N0配比、比值C0/MN、Ν0+ΜΝ、C0含量、N0含量、麗含量；工藝操作人員 根據(jù)DCS顯示的數(shù)據(jù)，執(zhí)行DCS操作，對(duì)整個(gè)工藝生產(chǎn)過(guò)程做出相應(yīng)的調(diào)整和控制；
[0076] SIS :安全儀表系統(tǒng)（safty instruments system簡(jiǎn)稱SIS)，是聯(lián)鎖系統(tǒng)的一種， 一般實(shí)現(xiàn)工廠過(guò)程設(shè)備的安全保護(hù)控制，有時(shí)也包含機(jī)組安全保護(hù)控制；本實(shí)施例中，SIS 的聯(lián)鎖裝置中包括閥門(mén)1、閥門(mén)2、閥門(mén)3、閥門(mén)4 ;SIS根據(jù)PLC發(fā)送的相應(yīng)開(kāi)關(guān)信號(hào)，SIS系 統(tǒng)自動(dòng)地按照預(yù)先的安全設(shè)置，啟動(dòng)相應(yīng)的聯(lián)鎖裝置規(guī)范進(jìn)行保護(hù)，以防止危險(xiǎn)事故的發(fā) 生；例如，關(guān)閉閥門(mén)1，停止〇 2原料的輸入；關(guān)閉閥門(mén)2,停止N02原料的輸入；打開(kāi)閥門(mén)3,放 空羰化單元中的N0, C0, MN，甲醇，避免酯化、羰化過(guò)程中的循環(huán)氣進(jìn)入到羰化反應(yīng)器后，使 羰化反應(yīng)器發(fā)生溫度超溫，燃燒，爆炸等事故的發(fā)生。
[0077] 防爆風(fēng)機(jī)：用于排風(fēng)，當(dāng)接到PLC發(fā)來(lái)的開(kāi)關(guān)信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)工作，通過(guò)排風(fēng)手段，降 低易燃、易爆氣體的濃度，避免發(fā)生爆炸、火災(zāi)、中毒等事故。
[0078] 警笛：當(dāng)接到PLC發(fā)來(lái)的開(kāi)關(guān)信號(hào)時(shí)，發(fā)出警報(bào)聲，提醒工作人員采取安全措施。
[0079] 警燈：當(dāng)接到PLC發(fā)來(lái)的開(kāi)關(guān)信號(hào)時(shí)，發(fā)出警報(bào)燈光，提醒工作人員采取安全措 施。
[0080] 系統(tǒng)工作前作如下操作：
[0081] 將中紅外分析儀、IPC放置在用工業(yè)氮?dú)獯祾哌^(guò)的防爆箱體內(nèi)；
[0082] 對(duì)IPC的顯示器、主機(jī)和鍵盤(pán)進(jìn)行防爆處理；
[0083] 在IPC中安裝中紅外分析儀的操作軟件；
[0084] 設(shè)定氣體報(bào)警儀的報(bào)警濃度，設(shè)定C0高限報(bào)警濃度為100PPM ;
[0085] 設(shè)定PLC中各氣體組分的正常工藝指標(biāo)范圍和報(bào)警值：C0 15%-30% ;N0 5%-10% ;MN 5%-10% ;C0高限報(bào)警為35% ;N0低限報(bào)警為3% ;MN高限報(bào)警為20%。
[0086] 以下是本實(shí)施例的工作過(guò)程：
[0087] 如圖3所示，本實(shí)施例選擇氧化酯化塔出口 ?處作為分析取樣點(diǎn)，在02所在的工藝 管道設(shè)置閥門(mén)1，在N02所在的工藝管道中設(shè)置閥門(mén)2,在羰化單元的排空工藝管道中設(shè)置 閥門(mén)3,在C0所在的工藝管道中設(shè)置閥門(mén)4,將氧化酯化塔出口?處的循環(huán)工藝氣體經(jīng)工藝 管道輸送進(jìn)入分析小屋中的中紅外分析儀中。
[0088] 如圖4所示，本實(shí)施例的工作步驟如下：
[0089] 步驟S1 :氣體報(bào)警儀檢測(cè)分析小屋中氣體C0的濃度，同時(shí)執(zhí)行步驟S5 ;
[0090] 步驟S2 :氣體報(bào)警儀判斷C0的濃度是否達(dá)到或超過(guò)100PPM，若C0的濃度達(dá)到或 超過(guò)100PPM，則執(zhí)行步驟S3,否則執(zhí)行步驟S1 ;
[0091] 步驟S3 :氣體報(bào)警儀以4一20mA的信號(hào)形式向PLC發(fā)送高限報(bào)警信號(hào)，下一步執(zhí) 行步驟S4 ;
[0092] 步驟S4 :當(dāng)PLC接收到報(bào)警儀發(fā)來(lái)高限報(bào)警信號(hào)后，PLC向防爆風(fēng)機(jī)、警笛、警燈分 別發(fā)送相應(yīng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，啟動(dòng)防爆風(fēng)機(jī)、警笛、警燈，使防爆風(fēng)機(jī)開(kāi)始排風(fēng)工作、警笛鳴笛、 警燈發(fā)光；
[0093] 步驟S5 :中紅外分析儀測(cè)量氣體C0、N0、MN的含量，并將測(cè)量到的結(jié)果通過(guò)網(wǎng)線發(fā) 送至IPC，下一步執(zhí)行步驟S6 ;
[0094] 步驟S6 :IPC接收到氣體C0、N0、麗含量的測(cè)量結(jié)果后，顯示C0、N0、麗的含量，下 一步執(zhí)行步驟S7 ;
[0095] 步驟S7 : IPC計(jì)算C0和N0的配比、總氮（ΜΝ+Ν0)、C0/MN的比值，下一步執(zhí)行步驟 S8 ；
[0096] 步驟S8 :IPC將C0和N0的配比、總氮（ΜΝ+Ν0)、CO/MN、CO、NO、MN的含量輸出至 PLC，下一步執(zhí)行步驟S9 ;
[0097] 步驟S9 :PLC將C0和N0的配比、總氮（ΜΝ+Ν0)、C0/MN比值、C0含量、N0含量、MN 含量等數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)，下一步同時(shí)執(zhí)行步驟S10、步驟S11、步驟S12、步驟S13 ;
[0098] 步驟S10 :PLC將C0和N0的配比、總氮（ΜΝ+Ν0)、比值C0/MN、C0含量、N0含量、MN 含量等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成4一20mA的信號(hào)并發(fā)送至DCS設(shè)備，下一步執(zhí)行步驟17 ;
[0099] 步驟S11 :若N0濃度彡3%，PLC向SIS發(fā)送第一開(kāi)關(guān)信號(hào)，執(zhí)行步驟S14,否則重 復(fù)步驟S11 ;
[0100] 步驟S12 :若C0濃度彡35%，PLC向SIS發(fā)送第三開(kāi)關(guān)信號(hào)，執(zhí)行步驟S15,否則重 復(fù)步驟S12 ;
[0101] 步驟S13 :若MN濃度彡20%，PLC向SIS發(fā)送第四開(kāi)關(guān)信號(hào)，執(zhí)行步驟S16,否則重 復(fù)步驟S13 ;
[0102] 步驟S14:SIS收到第一開(kāi)關(guān)信號(hào)后，關(guān)閉閥門(mén)1，停止02輸入；
[0103] 步驟S15 :SIS收到第二開(kāi)關(guān)信號(hào)后，關(guān)閉閥門(mén)2,停止N02輸入；
[0104] 步驟S16 :SIS收到第三開(kāi)關(guān)信號(hào)后，開(kāi)啟閥門(mén)3,放空羰化單元中的N0，C0,麗，甲 醇；
[0105] 步驟S17 :DCS接收到來(lái)自PLC的C0含量、N0含量、MN含量、C0和N0的配比、總 氮（ΜΝ+Ν0)、比值C0/麗等數(shù)據(jù)的4一20mA信號(hào)后，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并顯示，下一步執(zhí) 行 S18 ;
[0106] 步驟S18 :工藝操作人員根據(jù)C0含量、N0含量、麗含量、C0和N0的配比、總氮 (MN+N0)、C0/MN比值，通過(guò)DCS調(diào)節(jié)閥門(mén)1、2、4,即0 2、N02、C0進(jìn)樣量來(lái)控制系統(tǒng)中Ν0、ΜΝ、 C0的含量在正常工藝指標(biāo)范圍內(nèi)，保證工藝生產(chǎn)穩(wěn)定，高效運(yùn)行。
[0107] 以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范 圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方 案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)氣體在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括中紅外分析儀、 IPC、PLC、DCS和SIS，由中紅外分析儀對(duì)工藝生產(chǎn)中的各氣體組分含量進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè) 結(jié)果發(fā)送至IPC ;IPC對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和計(jì)算，并將得到的計(jì)算結(jié)果連同檢測(cè)結(jié)果發(fā)送 給PLC ;PLC對(duì)計(jì)算結(jié)果和檢測(cè)結(jié)果據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和發(fā)送至DCS ;PLC對(duì)檢測(cè)結(jié)果和計(jì)算結(jié)果 進(jìn)行分析、判斷檢測(cè)結(jié)果和計(jì)算結(jié)果是否符合正常的工藝指標(biāo)范圍，若符合工藝指標(biāo)范圍， 則繼續(xù)執(zhí)行檢測(cè)過(guò)程，若不符合工藝指標(biāo)范圍，則PLC根據(jù)分析結(jié)果向SIS發(fā)送相應(yīng)的控制 信號(hào)，SIS根據(jù)相應(yīng)的控制信號(hào)做出相應(yīng)的動(dòng)作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)氣體在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 中紅外分析儀與IPC用網(wǎng)線連接，通過(guò)局域網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)；IPC與PLC通過(guò)RS485或RS232通 信接口連接和數(shù)據(jù)傳輸；PLC的信號(hào)輸出端口經(jīng)硬接線分別與DCS、SIS連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)氣體在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 還包括分析小屋、氣體報(bào)警器、防爆風(fēng)機(jī)、警笛和警燈，所述中紅外分析儀、IPC、PLC、DCS、 SIS、氣體報(bào)警器、防爆風(fēng)機(jī)、警笛和警燈，均安置在分析小屋內(nèi)；所述PLC的信號(hào)輸入端口 經(jīng)硬接線與氣體報(bào)警儀連接；所述PLC的信號(hào)輸出端口經(jīng)硬接線分別與防爆風(fēng)機(jī)、警笛和 警燈連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)氣體在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 當(dāng)氣體報(bào)警儀將測(cè)到分析小屋內(nèi)的氣體濃度達(dá)到或超過(guò)報(bào)警值時(shí)，氣體報(bào)警儀向PLC發(fā)送 高限報(bào)警信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)氣體在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述PLC用于根據(jù)氣體報(bào)警儀的高限報(bào)警信號(hào)啟動(dòng)防爆風(fēng)機(jī)、警笛和警燈。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)氣體在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在 于，所述中紅外分析儀，用于對(duì)氣體CO、NO、MN的含量的檢測(cè)；中紅外分析儀可選用bruker 廠家生產(chǎn)的tensor 27型號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)氣體在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， PLC用于根據(jù)所接收到的C0含量、NO含量、MN含量、C0和NO配比、比值C0/MN、N0+MN數(shù)據(jù)， 判斷C0含量、NO含量、麗含量、C0和NO配比、比值C0/MN和N0+MN是否處于正常指標(biāo)范圍 內(nèi)；PLC根據(jù)判斷結(jié)果，向SIS發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)，并將C0含量、NO含量、MN含量、C0和 NO配比、比值CO/MN、N0+MN轉(zhuǎn)化成4一20mA信號(hào)發(fā)送給DCS。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)氣體在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述DCS用于將接收到的C0含量、NO含量、麗含量、C0和NO配比、比值C0/MN、N0+MN的數(shù) 據(jù)進(jìn)行顯示；工藝操作人員根據(jù)DCS顯示的數(shù)據(jù)，通過(guò)DCS操作對(duì)整個(gè)工藝生產(chǎn)過(guò)程做出相 應(yīng)的調(diào)整和控制。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)氣體在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述SIS根據(jù)PLC發(fā)送的相應(yīng)控制信號(hào)，SIS系統(tǒng)控制相應(yīng)的聯(lián)鎖裝置，即閥門(mén)（1)、閥門(mén) (2)、閥門(mén)（3)的工作。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)氣體在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 工作步驟包括： 步驟S1 :氣體報(bào)警儀檢測(cè)分析小屋中氣體C0的濃度，同時(shí)執(zhí)行步驟S5 ; 步驟S2 :氣體報(bào)警儀判斷C0的濃度是否達(dá)到或超過(guò)報(bào)警濃度值，若C0的濃度達(dá)到或 超過(guò)報(bào)警濃度值，則執(zhí)行步驟S3,否則執(zhí)行步驟SI ; 步驟S3 :氣體報(bào)警儀以4一20mA的信號(hào)形式向PLC發(fā)送高限報(bào)警信號(hào)，下一步執(zhí)行步 驟S4 ; 步驟S4 :PLC向防爆風(fēng)機(jī)、警笛、警燈分別發(fā)送相應(yīng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，啟動(dòng)防爆風(fēng)機(jī)、警笛、 警燈，使防爆風(fēng)機(jī)開(kāi)始排風(fēng)工作、警笛鳴笛、警燈發(fā)光； 步驟S5 :中紅外分析儀測(cè)量氣體CO、NO、MN的含量，并將測(cè)量到的結(jié)果通過(guò)網(wǎng)線發(fā)送至 IPC，下一步執(zhí)行步驟S6 ; 步驟S6 :IPC接收到氣體CO、NO、麗含量的測(cè)量結(jié)果后，顯示CO、NO、麗的含量，下一步 執(zhí)行步驟S7 ; 步驟S7 :IPC計(jì)算CO和NO的配比、總氮（MN+NO)、CO/MN的比值，下一步執(zhí)行步驟S8 ; 步驟S8 :IPC將C0和NO的配比、總氮（MN+N0)、CO/MN、CO、NO、MN的含量輸出至PLC， 下一步執(zhí)行步驟S9 ; 步驟S9 :PLC將C0和NO的配比、總氮（MN+NO)、C0/MN比值、C0含量、NO含量、MN含量 的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)，下一步同時(shí)執(zhí)行步驟S10、步驟S11、步驟S12、步驟S13 ; 步驟S10 :PLC將C0和NO的配比、總氮（MN+N0)、比值C0/麗、C0含量、NO含量、麗含量 的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成4一20mA的信號(hào)并發(fā)送至DCS設(shè)備，下一步執(zhí)行步驟17 ; 步驟S11 :若NO濃度低于低限報(bào)警值，PLC向SIS發(fā)送第一開(kāi)關(guān)信號(hào)，執(zhí)行步驟S14,否 則重復(fù)步驟S11 ; 步驟S12 :若C0濃度高于高限報(bào)警值，PLC向SIS發(fā)送第三開(kāi)關(guān)信號(hào)，執(zhí)行步驟S15,否 則重復(fù)步驟S12 ; 步驟S13 :若MN濃度高于高限報(bào)警值，PLC向SIS發(fā)送第四開(kāi)關(guān)信號(hào)，執(zhí)行步驟S16,否 則重復(fù)步驟S13 ; 步驟S14 :SIS收到第一開(kāi)關(guān)信號(hào)后，關(guān)閉閥門(mén)（1)，停止02輸入； 步驟S15 :SIS收到第二開(kāi)關(guān)信號(hào)后，關(guān)閉閥門(mén)（2)，停止N02輸入； 步驟S16 :SIS收到第三開(kāi)關(guān)信號(hào)后，開(kāi)啟閥門(mén)（3)，放空羰化單元中的NO, C0,麗，甲 醇； 步驟S17 :DCS接收到來(lái)自PLC的C0含量、NO含量、麗含量、C0和NO的配比、總氮 (MN+N0)、比值C0/MN的數(shù)據(jù)的4一20mA信號(hào)后，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并顯示，下一步執(zhí)行 S18 ； 步驟S18 :工藝操作人員根據(jù)C0含量、NO含量、MN含量、C0和NO的配比、總氮（MN+N0)、 C0/MN比值，通過(guò)DCS調(diào)節(jié)閥門(mén)（1)、閥門(mén)（2)、閥門(mén)（4)，即調(diào)節(jié)02、N02、C0進(jìn)樣量來(lái)控制系 統(tǒng)中NO、C0、麗的含量在正常工藝指標(biāo)范圍內(nèi)，保證工藝生產(chǎn)穩(wěn)定。
【文檔編號(hào)】H04L29/06GK104297435SQ201410597685
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】李紅, 段巍 申請(qǐng)人:安徽淮化股份有限公司