PCS7在甲烷氯化物项目中的应用-上海工业自动化仪表研究院.PDF

第七届工业仪表与自动化学术会议 PCS7 1 2 张 波 宫燕雪 1 2 (上海西门子工业自动化有限公司 ，上海 200030 ；华东理工大学 ，上海 200237) 摘 要：简要分析了甲烷氯化物的工艺特点，给出相应的硬件配置和系统结构。重点讨论了西门子根据此工艺特点设计的 PCS 控制系统，该系统主要由工程师站、操作员站和客户机组成。针对复杂控制回路和一些反应器的控制难点提出了具体的 解决方案。运行表明：整个系统的模块化程度高、编程组态的手段灵活多样，可靠性高、扩展性强、人机界面友好,能满足 用户的各种生产要求。 关键词：人机界面 甲烷氯化物 复杂控制 0 引言 甲烷氯化物(CMS)是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)和四氯化碳的总称，是重要的有机氯产品。CMS 除可用作脱脂(漆)剂、萃取剂、气雾剂、制冷剂、灭火剂和麻醉剂等以外，还是生产医药、农药、合成纤维、塑 料、有机硅和有机氟系列产品等的原料。 山东海化集团是 1995 年 8 月由原潍坊纯碱厂和山东羊口盐场两个国有大型企业为龙头组建的，以发展海洋 化工新兴产业为主导，集科、工、贸等为一体的现代化特大型企业。海化集团主要产品有 40 多种，是海洋化工 生产基地和出口创汇基地。针对现阶段国内甲烷氯化物生产供不应求的情况，山东海化集团投资组建了甲烷氯 化物生产线，在对外销售甲烷氯化物产品的同时，也为该集团其他产品提供生产原料。 1 工艺介绍 本项目以甲醇氢氯化法为主要工艺，以甲醇和液氯为主要原料生产甲烷氯化物。该方法生产甲烷氯化物目 前已在全世界占绝对优势，生产技术成熟．生产消耗成本低，易大型化，具有较强竞争力。甲醇氢氯法主要分 为两步：第一步是甲醇与氯化氢反应生成一氯甲烷，即甲醇法；第二步是一氯甲烷与氯气反应生成多氯甲烷， 即液相催化法。 1.1 甲醇法生产一氯甲烷 甲醇和氯化氢以一定比例进入氢氯反应器，在活性氧化铝催化剂作用下进行反应生成一氯甲烷、水等混合 和物，然后经过冷却、水洗除去未反应的HCl制取CH3Cl 。 1.2 液相催化法生产甲烷氯化物 一氯甲烷或二氯甲烷在催化剂作用下与氯气在氯化反应器中进行反应生产 CH C1 、CHCl 、CCl 、HC1 ， 2 2 3 4 然后经HC1 塔分离出HC1 ，甲烷氯化物经一氯甲烷塔分离出一氯甲烷返回氯化反应器，粗产品(CH C1 、CHC1 ，、 2 2 3 CCl 混合物)经碱洗、水洗并共沸脱水、再经由 CH Cl 分离塔、CHC1 分离塔、CCl 分离塔分别分离出产品 4 2 2 3 4 CH C1 、CHCl 、CCl 。因此，该工艺主要流程可分氢氯化单元、氯化单元和精馏单元三个部分，其它为公用 2 2 3 4 工程及辅配工程。 甲醇法生产工艺流程主要是：氢氯反应器→冷却器→水洗塔→碱洗塔→干燥塔。 液相催化法生产工艺流程主要是氯化反应→HCl 塔→CHCl 塔→水洗槽→碱洗槽→共沸塔→CH2Cl2 塔→CHCl3 塔→CCl 塔。 2 系统介绍 根据甲烷氯化物生产工艺对于稳定性、安全性的高要求，此系统采用冗余系统。本项目设计能力为年产 4 万吨甲烷氯化物。Siemens PCS7 V6.1 系统点数为 3 000 点。其结构框图如图 1 所示。 2.1 控制系统主站 AS （automation station ） 由两套冗余AS-417H ，四套冗余AS-414H 和 ET 2