双氧水氧化尾气芳烃回收处理控制系统研究
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摘 要：文章以西门子S7-200为控制单元，结合DOP-A人机界面实现了尾气芳烃的回收处理。该系统分自动和手动两种运行模式，可设置各步骤的工艺参数，人性化的操作及调试功能，便于整套装置达到最优的回收效果。
关键词：尾气；芳烃；回收；S7-200；DOP-A
中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）17-0175-02
浙江善高化学有限公司拥有一套年产4万t的双氧水生产装置，正常生产时氧化尾气排放量5 500 Nm3/h。相配套的尾气处理机组利用活性碳纤维吸附法，可回收氧化尾气中所含的大量芳烃，回收效率可达90%以上，效果明显。
1 工艺原理
利用微孔活性物质对溶剂分子或分子团的吸附力，当氧化尾气通过吸附介质时，其中的有机溶剂被阻留下来，从而使氧化尾气得到净化处理。又根据分子热运动理论，从外界给吸附体系热能，提高了被吸附分子的热运动能量，当分子热运动力足以克服吸附力时，芳烃分子便从吸附体系中挣脱出来，吸附介质得到再生。
尾气处理机组主体由吸附塔构成。吸附塔内装填有一定数量活性碳纤维，利用活性炭纤维作为吸附材料，氧化尾气经过吸附塔时，其中的重芳烃被吸附。氧化尾气经处理后，芳烃含量达到国家排放标准就可排入大气。吸附后的活性炭纤维用水蒸气进行再生，再生蒸汽进冷凝器冷凝，溶剂和冷凝水进入分离器，利用两者的比重差，溶剂和冷凝水得到分离，溶剂进入废芳烃贮槽，冷凝水进入曝气槽经曝气处理后排放，气体则回到设备前重新处理。全套设备共三台吸附单元，每台吸附单元根据设定的时间进行吸附、脱附、等待和干燥并自动切换。
2 控制系统
控制系统使用西门子S7-200程控器，对吸附设备工作流程进行全自动程序控制，操作人员只须送电并按启动按钮，系统即自动循环工作，操作十分简便。人机界面使用台达DOP-A系列触摸屏，可对工艺流程、运行状态、各种参数和报警信息等进行显示，还可通过触摸屏数据设定界面对时间设定值和温度压力等进行设定和修改。
S7-200是西门子公司生产的一款小型的可编程序控制器，以其超小体积，灵活的配置，强大的内置功能，多年来一直广泛服务于各行各业。S7-200系列的强大功能能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。具有极高的性能/价格比。
本套装置选用了CPU224+EM223+EM235实现控制功能。CPU224集成了14点输入、10点输出，共24个数字量I/O。它可连接7个扩展模块，最大扩展至168点数字量I/O点或35路模拟量I/O点。CPU224有13 k字节程序和数据存储空间，6个独立的30 kHz高速计数器，2个独立的20 kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。CPU224配有1个RS-485通讯/编程口，具有PPI通讯、MPI通讯和自由方式通讯能力，是具有较强控制能力的小型控制器。EM223：24VDC 8输入、8输出数字量扩展模块。EM235：4路输入和1路输出模拟量扩展模块。输入端用于监控三个吸附箱的尾气进气阀、上挡板阀、蒸汽进气阀、蒸汽出气阀、干燥进气阀的位置信号，以及各箱体温度和蒸汽压力。输出端用于控制上述各阀门开关及蒸汽调节阀的开度。
台达DOP-A系列触摸屏是台达公司较为实用的人机界面，支持多款PLC的通讯。画面编辑简便，利用运算巨集帮助PLC处理复杂的运算功能,并配合通讯巨集指令，使用者可以自行撰写通讯协议，透过COM Port与特定系统相接。可同时支持两个通讯port，可同时连接两台不同或是相同通讯协议的控制器。
以S7-200为例，可通过RS232（图1）和RS485（图2）两种方式进行通讯。
3 运行窗口
监视窗口界面，如图3所示。绘制了简单的工艺流程图，用户可以通过该界面大致了解设备的工艺过程；显示系统和各吸附单元运行状态、温度及各工况当前运行时间；同时实时显示图中各挡板阀、球阀的位置和电机的状态；显示各种压力和浓度和以及各类泵的开泵次数。方便工作人员及时、准确、全面掌握系统的运行状态。
设定窗口界面，如图4所示。该窗口为人机对话的操作界面，工作人员可以根据实际的工况需求，实时更改运行参数，以满足实际的工作要求。
根据工艺要求，自动运行时每台吸附单元的脱附时间、等待时间、干燥时间可通过触摸屏来设定，一般为两塔并联吸附，一塔再生。蒸汽调节阀的控制有两种：自动方式，设定蒸汽压力数值，PLC调用PID控制模块根据设定值自动控制阀门开度。手动方式，蒸汽调节阀控制方式为手动，用上调和下调按钮调整开度为一个固定值。
调试窗口界面，如图5所示。为调试和手动操作时进行人机对话的操作平台，便于日常检修及调试。进入“手动控制”界面，通过触摸各控制开关，可任意控制各个阀门的开启和关闭。当设备自动运行时，通过控制程序的联锁，使手动控制不起作用。
4 结 语
装置投入运行后回收效果明显。以正常生产时尾气数据进行计算，处理前芳烃浓度1 300 mg/m3，处理后芳烃浓度50 mg/m3，一年可回收60余吨，实现经济效益40余万元。
参考文献：
[1] 辛强.双氧水氧化尾气的节能处理[J].化工技术经济,2004,(2).
[2]倪宝良.双氧水生产中氧化尾气冷却改造[J].化肥行业,2008,(4).
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