离子膜烧碱一次盐水自动化仪表选型

何 涛

湖南省化工职业技术学院自动化系

本文是依据离子膜烧碱一次盐水的生产工序，首先，要熟悉一次盐水的工艺流程，主要设备，原料，反应机理。然后，根据控制指标和工艺条件进行仪表选型，从提高生产效益和自动化水平考虑，采用的是DCS 控制。

仪表选型的原则

（1）工艺过程条件

工艺过程条件关系到温度，压力，流量，黏度，腐蚀性，脉动等因素，是决定仪表选型的主要条件，它关系到仪表选用的合理性，仪表的寿命及车间的防火，防爆，保安等问题。

（2）操作上的重要性

各检测点的参数在操作上的重要性是仪表的指示、记录、积算、白净、控制、遥控等功能的选定依据。一般来说，对工艺的过程影响不大，但需经常监视的变量，可选指示型。对需要经常了解变化趋势的重要变量，应选记录型。对一些工艺过程影响较大的，又需要随时监控的应设控制。对关系到物料衡算和动力消耗而要求计量或经济核算的变量，宜设积算。一些影响生产或安全的变量，宜设报警。

（3）经济性和统一性

仪表的选型也决定于投资的规模，应在满足工艺条件和自控要求的前提下，进行必要的经济核算，取得适宜的性价比。

（4）仪表的使用和供应情况

选用的仪表应为较成熟的产品，经过现场使用证明性能可靠，同时要注意到选用的仪表应当是货源供应充沛，不影响工程的施工进度。

总之，在满足工艺的前提下，综合考虑各方面的因素，以可靠，适用，经济，使用方便为原则，选好仪表。要求仪表具有防腐蚀，并具有能适应特殊介质环境的性能。全套装置一般每年只设一次大检修，其他时间都是满负荷的运行，要求仪表具有较高的可靠性。所以在满足生产工艺计量检测参数和控制指标的前提下，应尽可能的选用那些价格较低，可靠性较高，具有防腐的仪表。

温度，压力，液位，流量，分析仪表选型

（1）温度仪表

由于盐水的温度测量范围一般不会超过100℃，一般在55℃～60℃。因此，选用铂热电阻（Pt100）温度计作为温度检测元件较合适。保护管长度以检测温度元件插至被测介质温度变化灵敏，并有代表性的位置为原则，保护管的材质可选用防腐性能较好的钽。因被测介质具有易结晶的特点，温度计的连接方式最好采用法兰连接方式。接线盒可选用防溅式或防水式 。

（2）压力仪表

①测量范围、需要的精度及测量功能；

②测量仪表面对的环境；

③被测介质的物理化学性质和状态，如强酸、强碱、粘稠、易凝固结晶和汽化等工况；

④操作条件的变化，如介质温度、压力、浓度的变化。

⑤工程仪表选型要有统一的考虑，要求尽可能地减少规格品种，减少备品备件，以利管理；

⑥实际的工艺情况：应一次盐水的工况要求，现场压力测量仪表，应选用膜盒耐震式压力表，刻度盘直径选用150mm，测量范围以正常值在上限值的1/3～2/3 为好，测量精度选用 1.5 级。对需要远距离传输，集中显示的压力测量场合，可选用EJA 系列差压变送器，送到DCS去显示。

（3）液位仪表

液位显示和压力表有很大的相似性，对于NaCLO 高位槽，FeCl3 高位槽等设备的液位检测可采用EJA 差压变送器并配隔离罐送到DCS 去显示和记录。应使测量显示值在量程的1/3～2/3 为好，精度在1.5 级以下都可以。连接方式是法兰式连接，法兰材质最好用防腐效果较好的合金。

（4）流量仪表

流量仪表的选型应综合的考虑各类仪表的性能，流体特性，安装条件，环境条件，经济因素，从而达到适用经济。

对于远传的优先选用的是电磁流量计，因为它具有无相对运动部分，无节流元件。能满足工艺易结晶的特点。特别适合对本系统介质的测量。在使用的时候应注意要保持电磁流量计始终充满液体。测量值应在量程的1/3～2/3。在测量蒸汽的流量的时候采用的是孔板配差压变送器，注意的是测量是要配用隔离罐，该技术成熟，使用方便。现场指示的可用转子流量计，该仪表具有结构简单，品种齐全，输出特性接近于线性，压损低等特点。

（5）分析仪表

由于分析仪表具有滞后大的特点，所以分析仪表应从以下考虑：

①分析对象的考虑。

②分析仪表性能的选择。选择性，响应时间，精确度。

③适应安装环境的要求。

④经济性和操作的复杂程度。

本系统采用的都是工业PH 计。具有较好的适用范围，能满足控制指标的测量控制需要。通过转换能把信号转换成4～20mA 与和DCS 相接。

（6）其他配件的选择

配电器，端子排等配件应按照相应容量的大小来配置，并应有一定容量的剩余。一般按1.2～1.5 倍考虑。

调节阀选型和计算

（1）调节阀选型

调节阀的选型应考虑以下几方面

①执行机构的类型。

②阀的类型，阀内件的材质。

③调节阀的口径。

④调节阀的流量特性。

⑤调节阀的开闭形式。

气动薄膜调节阀具有防爆、结构简单、工作可靠、容易维护等特点。结合本工艺具有腐蚀性和易结晶的特点，采用的是隔膜阀。对蒸汽的控制使用的是笼式阀。并配电/气阀门定位器和空气过滤减压阀，以改善调节品质。调节阀的阀体、阀芯、填料材质等也应该按工艺条件来选择。

（2）化盐桶温度调节的Cv 计算

工艺介质：120℃的蒸汽，最大的流量是70000kg/h，阀前的绝压是0.2MPa，阀后的绝压是0.1Mpa，膨胀系数是1.82×104，入口的密度是1.12kg/m3，

y 气体膨胀系数

x 压差比

p1阀前压力

p2阀后压力

ps阀入口处蒸汽的密度

所以 kv=0.8

CV=1.167kv=1.167×0.8=0.93

根据查表可得 DN20，dn=10

离子膜烧碱一次盐水生产装置自控设计仪表一览表

结语

本次对离子膜烧碱一次盐水自动化仪表选型，总的来说能较好的满足对工艺控制的要求，但是也存在一些问题，对本次选型的优缺点和对策总结如下。

优点：

（1）选用的仪表都是生产实践中有着广泛应用，具有较好的性能，能较好的满足生产的实际需要。

（2）采用的是DCS 控制，可靠性高，对提高自动化水平和优化配置各种原料，提高经济效益，灵活的修改控制方案，和以后的技术改造有很大的优越性。

缺点：

（1）由于分析仪表的本身存在的滞后的精度问题，将对控制指标有影响。

（2）由于工艺介质存在易结晶和腐蚀性，需要定时对仪表进行相应的处理，以防止仪表对工艺控制的影响。

对策：

（1）使用较好的仪表，对于分析仪表的结果的很大变化的时候，可采取人工取样和仪表取样相铺的原则，以提高控制的指标。

（2）合理选用各种仪表，可设置相应的设施，对于那些不重要的观测点可以选些能满足要求并价格便宜的产品。定期对管路和仪表进行冲洗，减少因结晶等问题对系统造成的影响，从而提高控制的质量。