一、概述
雙氧水又稱過氧化氫,是一種重要的無機化工產品,在紡織、造紙、化工、輕工、醫藥、電子、食品、環保等領域應用廣泛。工業級過氧化氫在常溫下能緩慢分解,當溫度升高或紫外線照射時,分解速度加快,遇到灰塵、重金屬離子或堿性物質時,發生劇烈分解,放出大量氧和熱,嚴重時會發生爆炸。過氧化氫具有較強的氧化能力,可與各類還原性物質發生反應,且制備無機過氧化物、有機過氧化物的原料。由于其優良的氧化性能,雙氧水在堿性條件下能破壞有機色素分子中的共軛體系而消色,因此被廣泛地用作紡織、造紙等行業的漂白劑。目前我國雙氧水產品分工業級、試劑級、醫藥級和電子級,濃度有27.5%、35%、50%和70%等多種規格。目前我國雙氧水生產方法有蒽醌法和電解法兩種。1986年以前電解法是我國雙氧水生產的主要方法,由于其需要消耗大量的電力,成本提高,不適于大規模生產,已逐漸被淘汰,但電解法生產的雙氧水品質最高,可精制成高濃度產品,適用于食品、醫藥等行業。蒽醌法比電解法優越,具有技術先進、自動化程度高、生產能力大、成本和能耗低以及“三廢”易治理等多種優點。1987年以后,采用蒽醌法的雙氧水產最就已超過電解法的產量。蒽醌法根據使用的催化劑不同又分為鎳催化劑法和鈀催化劑法,兩種方法制取雙氧水都要經過氫化、氧化、萃取、再生、凈化等一系列過程,兩者最大的區別在于前者使用的是鎳催化劑懸浮床氫化器,后者使用的是鈀催化劑固定床氫化器。后者與前者相比,具有工藝流程短、氫化設備簡單、催化劑使用壽命長、安全可靠、操作方便等優點,因此具有更強的競爭力。截止1999年底,國內有51個雙氧水生產企業,大約66套生產裝置,基本上是蒽醌法生產裝置,其中鈀催化劑固定床氫化工藝是最主要的生產工藝。雙氧水生產發展相當迅速,而且趨于向大規模、高技術、自動化控制方向發展。其中DCS集散控制系統在其中的應用變得越來越廣泛和重要。<
雙氧水的生產過程包含五個工序:氫化工序、氧化工序、萃取凈化工序、后處理工序、工作液配制及回收工序:氫化工序把蒽醌轉化蒽氫醌或四氫化蒽醌。氧化工序用空氣中的氧直接氧化蒽氫醌和四氫化蒽氫醌,并轉化為蒽醌、四氫化蒽醌,同時生成雙氧水。萃取的作用是用無離子水從氧化液中萃取回收雙氧水,生產一定濃度的雙氧水溶液,該溶液再經過凈化處理后,不僅降低有機碳的含量,而且生產27.5~35%的產品出售市場。萃取的萃余液經過后處理再生處理后進入下一個使用循環過程。其生產過程如下圖所示:
三、控制方案
根據雙氧水的生產工藝過程,控制系統實現如下功能:1、實現各個單元操作的集中監控,包括:溫度、壓力、流量、液位等物理量的監測與控制。動態參數檢測、控制必須準確、可靠。2、必要的遙控措施,對突發事件如停電等,系統應采取相應的保護措施,確保在緊急情況下或需要的時候對一些關鍵的控制點(閥門、馬達等)實施遙控。
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