PLC在甲醇制备合成的应用

290化工自动化及仪表第39卷PLC在甲醇制备合成的应用.何庆中周铁顾文武(四川理工学院机械工程学院,四川自贡643000)摘要介绍甲醇催化系统过程控制中温度控制的要求和控制过程的运行情况,采用 PLC实现甲酵催化系统的温度控制,使甲醇催化合成的工艺参数保持在稳定范围内。关键词甲醇合成 温度控制PLC中图分类号TH862*.6文献标识码1文章编号1000-3932(2012)02-0290-03随着经济的迅猛发展,能耗需求也8益增大,(氮气和氢气)、冷却水、饱和蒸汽和合成气管道人们对新能源的研究和开发已成为能源开发的重控制阀的开度进行调节,实现控制阀的启/停、传点。甲醇能与大多数有机溶剂良好地混溶,在农感器信号的采集以及调节阀开度等参数的自动控药、医药及汽油掺烧等许多领域都有应用空间,成制,以满足各阶段设备的稳定和工艺流程的平稳为重要的化工基础产品和代用燃料。近年来,众进行。笔者以甲醇催化制备工艺流程中的生产制多领域对甲醇的需求也日益增长"。但是甲醇遇造过程阶段为重点,介绍甲醇装置温度控制的自热、明火或氧化剂时易着火。如何在安全生产的.动化实现过程。其温度控制系统由PLC,温度、压前提下,提高甲醇的产量,减少生产过程中的能力传感器,流量计,氢气、氮气、合成气、饱和蒸汽.耗,对于节能、降耗和环保有着重要的意义。和冷却水调节阀组成。常用甲醇催化制备的合成工艺由于反应温度2甲醇催化制备过程温度自控系统不易控制,反应器热稳定性差以及催化剂的消耗甲醇的催化生产工艺流程主要由合成气的催量大等因素,影响了合成反应的速度,并导致合成化和反应流程组成。为使合成塔内的合成甲醇反气利用率低、能耗大、排气量高且生产成本高(2]。应达到自身热平衡,对预热器催化后合成气体的笔者提出采用一种新型的专为工业环境而设计的输出温度和反应器的中点温度的控制十分重要,工业控制装置PLC,对甲醇的生产制造和催化剂直接影响到甲醇合成的反应发生速度和合成效的还原进行自动控制,控制系统结构简单,有较高率,以及甲醇催化生产工艺流程过程的顺利进.的可靠性,在保证控制要求和反应进行的同时,在行叫。节能减排方面取得更积极的效果和明显的经济效2.1预热器合成气输出温度的控制益合成气的催化流程在预热器中完成。该装置甲醇催化制备合成系统及控制要求在确保合成气输人预热器的压力和流量的同时，1.1 系统构成通过调节控制球阀来控制饱和蒸汽的流量,使预甲醇催化制备的生产工艺由催化剂的还原控热器输出的合成气温度大于190心,并且保证反制和甲醇生产制造过程,以及系统启/停等控制过应系统的压力和温度稳定。甲醇生产过程温度控程组成,其中催化剂的还原控制和甲醇生产制造制系统的工作流程如图1所示。过程是甲醇催化制备过程中的两个关键阶段。1.2 系统控制要求甲醇催化制备生产控制系统通过对还原气收稿日期:2011-10-24(修改稿).第2期何庆中等.PLC在甲醇制备合成的应用291的生产制造甲醇催化合|甲醉的生产制造成反应运行山艺流程温度控制」厂球阀最 大流一启动]参数设置个成运行结预热器合成(I反成器合成输出调性控制温度控制众成反应运行挖制点温度设置控制界面调节饱和调节合成”(流址 心系统运彳结束督>系数没界合理空之介成达行结热器合成’NN/ 反应器中点Y输出温度满足2温度满足 10min| 束系统停机图1甲醇生产过程温度控制系统的工作流程2.2反应器甲醇合成工艺流程温度的控制使设备中点的温度稳定。如果调节蒸汽水流量还甲醇合成工序就是把天然气经造气、净化和是无法使温度稳定,可再控制合成气输人控制阀，压缩后制得的主要含有CO .CO2和H2的合成气，调 节合成气的流量,从而保证反应器温度稳定,满通过加压并在一定温度下合成反应生成粗甲醇。足甲醇合成反应的要求。合成气流量调节如图2其化学反应式为:所示。( )PID温度调司企成(控制球阀升闵区应器CO + 2H2 - =CH,0HMD转换]-CO2 +3H2一=CH,OH + H2O .为了确保反应器甲醇合成的温度稳定,通过图2合成气流量调节采集反应器中点温度,在确保反应器的合成气输为了尽量克服蒸汽的扰动对塔内温度的影入压力和流量.输入/输出温度的前提下,调节控响,可采用温度-流量串级调节方式,其中温度串制球阀,控制反应器换热壳饱和蒸汽水的流量,以级控制如图3所示。设定值QPD温度调司PD流中调图-控制阀开度]侦热器1反应恐p实测值[AID转换]A/D转换]困3 温度串级控制3硬件结构OMRON公司的产品连接A/D模块和D/A模块，由于系统中调节阀的控制信号为模拟量,且.用来接收自传感器来的信号,并对外围设备进行以模拟量返回其开度值,根据系统控制要求,选用控制,其中模拟量输出模块如图4所示。系统气饱和蒸汽调节阀调 节阀.调节阀.CI+ C1-C2+| C2C4+ C4-|C6+|C6-C8+ C8C200H-DA0045#模块DA1困4模拟量输出模块.292化工自动化及仪表第39卷4软件5结束语编程软件选择CX-Programmer,该软件操作简采用PLC开发甲醇催化制备合成控制系统,单、灵活,有丰富的指令,可结合SCL指令对控制结构简单、运行稳定、抗干扰能力强且可靠性高，阀开度进行设定,使用PID指令对温度进行控制。具有操作简便.功耗低及成本低等优点。合理使根据分配好的I/0表,对控制系统进行梯形图编用PLC提供的指令和模块,能够实现系统的生产程,保证了系统的稳定性和精确性。控制阀输出控制功能与信息管理功能的一体化。实施自动化信号为4 ~ 20mA( DC),量程表示为十六进制数控制,把操作经验与直观感觉反映到控制过程中,0000~ 1770,与控制阀开度的实际工程值0 ~保证了甲醇催化合成工艺参数的稳定,是装置平100%对应,利用PLC标度指令SCL,结合模拟量稳运行和降低能耗、提高经济效益的有效措施。输人指令MOV对控制阀开度进行量程转换。参考文献PID指令对被控温度的实测值进行采集,并采用一定的参数设置调节饱和蒸汽的控制阀开[1] 昊贺,刘思维.甲醇防冻堵工艺在徐深气田的应用度,使温度逐渐稳定于设定温度。[J].化工自动化及仪表,2010,37(4):106 ~ 107,程序编写完成后,通过通信电缆将程序上传[2] 耿建民.300kVa甲醇合成塔制造工艺[J].化工机117到电脑,运行程序,以控制甲醇催化生产温度的械,2009 ,36(5) :504 ~ 506.值。采用PLC控制程序,修改方便,程序可下载[3] 杨传,付东. PC-SAFT理论对CO2-甲醇体系相平衡后进行线下修改,也可以在线编辑,节约编程时间的研究[J].化工自动化及仪表,2010,37(12) :80 ~和操作。82(上接第271页)[J].现代化工,2011 ,31(6):11 ~13.[2] 江广军.聚酯装置国产熔体过滤器密封渗漏处理[J].聚酯工业,2008 ,21(2):47 ~50.[3]吴伟.螺栓预↔拉伸法在聚酯熔体过滤器螺桧装拆作业中的应用[J].合成技术及应用,2009 ,24(3):47~ s0.[4]都丽红.对难过滤物料强化过滤技术的研究及应用0.70 1.40. 2.102.803.50 keV[J].化工机械,2011 ,38(2):149 -154.图8聚醚酮过滤后能谱 困，[5] 梁启任,谭康字. PET熔体过滤器状态分析[J].化纤与纺织技术,2007 ,(9):42 -44.对聚醚酮熔体过滤装置的温度和压力控制系[6]陈琪,张沛,鲁春盟.熔体泵在聚合物加工中的特性统进行改进的同时,协调挤出机和熔体泵的开/停及应用[J].聚酯工业,2006,19(1):52 ~54.车联动关系,改变了熔体泵、换网器和连接管段的[7] 何佳佳,侯再恩. PID参数优化算法[J].化工自动加热与温控,同时配备了适当的工具,使换网时间化及仪表,2010,37<(11):5 ~8.缩短,提高了生产效率。系统改进后再无炭化和8] 杨莹,曹玉波,高维平.直接蒸汽加热器自动控制系物料变性现象发生,设备运行稳定、连续。现场投统在线仿真[J].化工自动化及仪表,2010,37(2):运检测结果表明,聚醚酮过滤后物性稳定,杂质粒28 ~ 30.度低于5μm,满足了聚醚酮的高端使用要求。9] 张强,王前虹,白宵丽.等.基于DMC2PID的循环流化床锅炉床层温度控制设计与实现[J].化工自动[1] 郭琛.我国先进高分子材料“十二五"发展思路探讨化及仪表,2009 ,36(6):63 ~ 66..