雙氧水氧化尾氣芳烴回收處理控制系統(tǒng)研究

摘 要：文章以西門(mén)子S7-200為控制單元，結(jié)合DOP-A人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)了尾氣芳烴的回收處理。該系統(tǒng)分自動(dòng)和手動(dòng)兩種運(yùn)行模式，可設(shè)置各步驟的工藝參數(shù)，人性化的操作及調(diào)試功能，便于整套裝置達(dá)到最優(yōu)的回收效果。

關(guān)鍵詞：尾氣；芳烴；回收；S7-200；DOP-A

中圖分類(lèi)號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）17-0175-02

浙江善高化學(xué)有限公司擁有一套年產(chǎn)4萬(wàn)t的雙氧水生產(chǎn)裝置，正常生產(chǎn)時(shí)氧化尾氣排放量5 500 Nm3/h。相配套的尾氣處理機(jī)組利用活性碳纖維吸附法，可回收氧化尾氣中所含的大量芳烴，回收效率可達(dá)90%以上，效果明顯。

1 工藝原理

利用微孔活性物質(zhì)對(duì)溶劑分子或分子團(tuán)的吸附力，當(dāng)氧化尾氣通過(guò)吸附介質(zhì)時(shí)，其中的有機(jī)溶劑被阻留下來(lái)，從而使氧化尾氣得到凈化處理。又根據(jù)分子熱運(yùn)動(dòng)理論，從外界給吸附體系熱能，提高了被吸附分子的熱運(yùn)動(dòng)能量，當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)力足以克服吸附力時(shí)，芳烴分子便從吸附體系中掙脫出來(lái)，吸附介質(zhì)得到再生。

尾氣處理機(jī)組主體由吸附塔構(gòu)成。吸附塔內(nèi)裝填有一定數(shù)量活性碳纖維，利用活性炭纖維作為吸附材料，氧化尾氣經(jīng)過(guò)吸附塔時(shí)，其中的重芳烴被吸附。氧化尾氣經(jīng)處理后，芳烴含量達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)就可排入大氣。吸附后的活性炭纖維用水蒸氣進(jìn)行再生，再生蒸汽進(jìn)冷凝器冷凝，溶劑和冷凝水進(jìn)入分離器，利用兩者的比重差，溶劑和冷凝水得到分離，溶劑進(jìn)入廢芳烴貯槽，冷凝水進(jìn)入曝氣槽經(jīng)曝氣處理后排放，氣體則回到設(shè)備前重新處理。全套設(shè)備共三臺(tái)吸附單元，每臺(tái)吸附單元根據(jù)設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行吸附、脫附、等待和干燥并自動(dòng)切換。

2 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)使用西門(mén)子S7-200程控器，對(duì)吸附設(shè)備工作流程進(jìn)行全自動(dòng)程序控制，操作人員只須送電并按啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)即自動(dòng)循環(huán)工作，操作十分簡(jiǎn)便。人機(jī)界面使用臺(tái)達(dá)DOP-A系列觸摸屏，可對(duì)工藝流程、運(yùn)行狀態(tài)、各種參數(shù)和報(bào)警信息等進(jìn)行顯示，還可通過(guò)觸摸屏數(shù)據(jù)設(shè)定界面對(duì)時(shí)間設(shè)定值和溫度壓力等進(jìn)行設(shè)定和修改。

S7-200是西門(mén)子公司生產(chǎn)的一款小型的可編程序控制器，以其超小體積，靈活的配置，強(qiáng)大的內(nèi)置功能，多年來(lái)一直廣泛服務(wù)于各行各業(yè)。S7-200系列的強(qiáng)大功能能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。具有極高的性能/價(jià)格比。

本套裝置選用了CPU224+EM223+EM235實(shí)現(xiàn)控制功能。CPU224集成了14點(diǎn)輸入、10點(diǎn)輸出，共24個(gè)數(shù)字量I/O。它可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168點(diǎn)數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。CPU224有13 k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的30 kHz高速計(jì)數(shù)器，2個(gè)獨(dú)立的20 kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。CPU224配有1個(gè)RS-485通訊/編程口，具有PPI通訊、MPI通訊和自由方式通訊能力，是具有較強(qiáng)控制能力的小型控制器。EM223：24VDC 8輸入、8輸出數(shù)字量擴(kuò)展模塊。EM235：4路輸入和1路輸出模擬量擴(kuò)展模塊。輸入端用于監(jiān)控三個(gè)吸附箱的尾氣進(jìn)氣閥、上擋板閥、蒸汽進(jìn)氣閥、蒸汽出氣閥、干燥進(jìn)氣閥的位置信號(hào)，以及各箱體溫度和蒸汽壓力。輸出端用于控制上述各閥門(mén)開(kāi)關(guān)及蒸汽調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。

臺(tái)達(dá)DOP-A系列觸摸屏是臺(tái)達(dá)公司較為實(shí)用的人機(jī)界面，支持多款PLC的通訊。畫(huà)面編輯簡(jiǎn)便，利用運(yùn)算巨集幫助PLC處理復(fù)雜的運(yùn)算功能，并配合通訊巨集指令，使用者可以自行撰寫(xiě)通訊協(xié)議，透過(guò)COM Port與特定系統(tǒng)相接。可同時(shí)支持兩個(gè)通訊port，可同時(shí)連接兩臺(tái)不同或是相同通訊協(xié)議的控制器。

以S7-200為例，可通過(guò)RS232（圖1）和RS485（圖2）兩種方式進(jìn)行通訊。

3 運(yùn)行窗口

監(jiān)視窗口界面，如圖3所示。繪制了簡(jiǎn)單的工藝流程圖，用戶可以通過(guò)該界面大致了解設(shè)備的工藝過(guò)程；顯示系統(tǒng)和各吸附單元運(yùn)行狀態(tài)、溫度及各工況當(dāng)前運(yùn)行時(shí)間；同時(shí)實(shí)時(shí)顯示圖中各擋板閥、球閥的位置和電機(jī)的狀態(tài)；顯示各種壓力和濃度和以及各類(lèi)泵的開(kāi)泵次數(shù)。方便工作人員及時(shí)、準(zhǔn)確、全面掌握系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

設(shè)定窗口界面，如圖4所示。該窗口為人機(jī)對(duì)話的操作界面，工作人員可以根據(jù)實(shí)際的工況需求，實(shí)時(shí)更改運(yùn)行參數(shù)，以滿足實(shí)際的工作要求。

根據(jù)工藝要求，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)每臺(tái)吸附單元的脫附時(shí)間、等待時(shí)間、干燥時(shí)間可通過(guò)觸摸屏來(lái)設(shè)定，一般為兩塔并聯(lián)吸附，一塔再生。蒸汽調(diào)節(jié)閥的控制有兩種：自動(dòng)方式，設(shè)定蒸汽壓力數(shù)值，PLC調(diào)用PID控制模塊根據(jù)設(shè)定值自動(dòng)控制閥門(mén)開(kāi)度。手動(dòng)方式，蒸汽調(diào)節(jié)閥控制方式為手動(dòng)，用上調(diào)和下調(diào)按鈕調(diào)整開(kāi)度為一個(gè)固定值。

調(diào)試窗口界面，如圖5所示。為調(diào)試和手動(dòng)操作時(shí)進(jìn)行人機(jī)對(duì)話的操作平臺(tái)，便于日常檢修及調(diào)試。進(jìn)入“手動(dòng)控制”界面，通過(guò)觸摸各控制開(kāi)關(guān)，可任意控制各個(gè)閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。當(dāng)設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)控制程序的聯(lián)鎖，使手動(dòng)控制不起作用。

4 結(jié) 語(yǔ)

裝置投入運(yùn)行后回收效果明顯。以正常生產(chǎn)時(shí)尾氣數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，處理前芳烴濃度1 300 mg/m3，處理后芳烴濃度50 mg/m3，一年可回收60余噸，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益40余萬(wàn)元。

參考文獻(xiàn)：

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