四溴雙酚A生產(chǎn)中自動控制技術的研究和應用

郭興華

（天津長蘆漢沽鹽場有限責任公司精細化工廠，天津 300480）

1 引言

天津長蘆漢沽鹽場有限責任公司是國有獨資重點海鹽生產(chǎn)企業(yè)，為滿足多樣化生產(chǎn)的需要，增加工業(yè)總產(chǎn)值，我廠決定通過四溴雙酚A項目開拓精細化工和大化工企業(yè)的新道路。四溴雙酚A(下文簡稱TBBA)是目前世界上，產(chǎn)量和用量最大的溴系阻燃劑品種，被廣泛用作反應型阻燃劑制造溴化環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和含溴聚碳酸酯；其作為中間體可合成高分子量和高性能的溴系阻燃劑，也可作為添加型阻燃劑用于ABS和HIPS樹脂中，用來制備電子電氣產(chǎn)品的外殼。四溴雙酚A工藝技術比較復雜，原料中包括強腐蝕性、易燃易爆物質(zhì)，為滿足工藝控制和安全生產(chǎn)的目的，我廠的2007年底試車投產(chǎn)的四溴雙酚A項目采用了DCS控制系統(tǒng)，這是DCS系統(tǒng)在國內(nèi)TBBA生產(chǎn)中的首次應用，通過充分利用開放先進的DCS軟、硬件平臺，將故障診斷與自處理技術、軟測量模型與自適應算法在新項目上進行了工程實施。經(jīng)過3年來的運行生產(chǎn)，在今年達到了年產(chǎn)8800噸，基本實現(xiàn)了設計要求，用實際數(shù)據(jù)證明了DCS的優(yōu)勢。

2 TBBA項目生產(chǎn)工藝流程簡述和自動控制水平

2.1 TBBA項目生產(chǎn)工藝流程簡述

四溴雙酚A生產(chǎn)采用的主要原料是雙酚A、溴素、雙氧水和氯苯等。該項目工藝流程主要由溴化反應、還原反應、漂白、水洗、冷卻結晶、脫水、干燥、包裝等工序組成。圖1為TBBA工藝流程方框圖（由于保密原則，該框圖中加料種類和順序已省略。）。

圖1 TBBA工藝流程方框圖

2.2 TBBA項目中的自動控制應用

圖2

TBBA工藝技術比較復雜，原料中包括強腐蝕性、易燃易爆物質(zhì)，工序較多，危險源也較多。為實現(xiàn)工藝控制和安全生產(chǎn)，DCS控制技術應用于TBBA生產(chǎn)中具體可實現(xiàn)以下內(nèi)容：

(1)各個單元的集中監(jiān)控：DCS的應用實現(xiàn)了包括溫度、壓力、液位、流量等各測點在中央控制室的實時顯示，并且在重要測點配置必要的報警，使操作人員可以實時監(jiān)測各工藝參數(shù)，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性和安全性。

(2)遠程控制：實現(xiàn)了開關閥、調(diào)節(jié)閥及電氣設備的遠程控制并將其運行情況實時反饋至中央控制室，方便操作，節(jié)省人力，加強了對故障的監(jiān)測和處理能力；同時在危險操作區(qū)域等位置的控制點（閥門、電機等）實施遠程控制，對突發(fā)事件如停電、泄漏等，能夠及時采取措施，控制事件發(fā)展，確保將危險和損失降低到最小，更大限度的保證了安全生產(chǎn)。

(3)自動控制：DCS通過編程可方便設置聯(lián)鎖回路，通過對重要控制點配置聯(lián)鎖回路，實現(xiàn)簡化操作和對溫度、壓力以及物位的自動控制，保證操作人員對各工藝單元的控制。

(4)數(shù)據(jù)記錄：實現(xiàn)了對生產(chǎn)運行中重要數(shù)據(jù)的記錄，隨時查閱實時趨勢和歷史趨勢，方便工藝分析和故障分析。

3 TBBA項目中的控制要點和難點

TBBA生產(chǎn)工藝比較復雜，需要嚴格執(zhí)行各工藝要求，同時原料中包括易燃易爆強腐蝕物質(zhì)，因此TBBA項目的控制要點主要包括三個方面：簡化操作、工藝控制和保證安全，其中工藝控制和保證安全是難點更是重中之重。

3.1 備料工序卸溴素流程

圖2是四溴雙酚A生產(chǎn)備料工序中卸溴素的操作界面，此工藝單元是用壓縮空氣從溴素儲罐V1006G/H向溴素儲罐V1006A-F中壓溴素，每次單臺一對一進行。每個儲罐上有4條管道分別有4個氣動閥門控制切斷，卸溴素對閥門的操作順序為V1006A（或BF）進料閥 XV1001a（或 b-f）、放空閥 XV1003a（或 b-f）、V1006G（或 H）出料閥 XV1002g（或h）打開，V1006G（或 H）排空閥 XV1003g（或h）關閉，隨后V1006G（或H）壓縮空氣進氣閥XV1004g（或h）打開，同時檢查該相應管線閥門確保處于正常工作狀態(tài)。通過組態(tài)軟件中的圖形化編程編寫控制方案，使操作簡化為一鍵操作，并且增強了操作的準確性。實際中現(xiàn)場儲罐V1006G/H與V1006A-F之間的距離較遠，且溴素具有很強的腐蝕性和毒性，現(xiàn)場操作不便，浪費人力，且具有危險性。使用DCS控制的優(yōu)越性和安全性便一目了然，首先，操作界面中清楚的顯示了工藝流程、管道走向，減小了誤操作的可能性；其次，將操作集中與DCS操作站，現(xiàn)場只需監(jiān)控，減輕了工人工作量，同時大大提高了生產(chǎn)的安全性。

3.2 溴化反應溫度控制

溴化反應是將氯苯硫酸雙酚A等原料依次投入溴化反應釜后滴加溴素的過程，此過程放熱量較大，但是最佳反應溫度為20±1℃，而且不能超過35℃，否則就會發(fā)生沖料甚至爆炸事故。在生產(chǎn)中，除保證必要的冷凍措施外，更重要的是對溴素滴加速度的嚴格控制。由于調(diào)節(jié)閥的技術原因，自動閥門對溴素滴加速度的控制程度不能達到工藝要求，因此DCS對滴溴管路調(diào)節(jié)閥的控制主要針對安全要求。滴加溴素時，不能將調(diào)節(jié)閥全開，且必須設定開度為50%以下，即使手動閥失靈，溴素流速也不會過快。并且在調(diào)節(jié)閥定位器進氣管前加裝電磁閥，并入DCS控制，在DCS中設置溫度聯(lián)鎖，在35℃時，自動關閉電磁閥，達到快速關閉調(diào)節(jié)閥的目的，將溫度超限的可能降低到最低。（因涉及到保密原則，相關工藝數(shù)據(jù)非真實。）

4 運行效果

通過我廠四溴雙酚A生產(chǎn)線三年多的運行情況來看，DCS的應用很成功，滿足了工藝控制和安全生產(chǎn)等方面的要求，現(xiàn)場信號能準確、快速的采集與控制，各個控制回路都投入自動狀態(tài)，聯(lián)鎖保護及時動作，達到了預期目標，工人勞動條件得以改善，勞動強度大大降低。目前該系統(tǒng)運行接近了設計要求，運行能力近8000噸/年，充分發(fā)揮了DCS技術運用可靠、檢測靈活、維護方便等優(yōu)點。

[1]浙江中控技術有限公司，Jx300XP控制系統(tǒng)硬件使用說明書，2006。

[2]天津長蘆漢沽鹽場有限責任公司，四溴雙酚A工藝操作規(guī)程及試車方案，2007