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梅特勒-托利多在线pH测量系统在海化纯碱厂蒸馏塔调和液中的应用



一、课题简介:
      在纯碱厂中,蒸馏工序自动调节的任务是保证废液含氨达到规定指标的前提下尽量减少灰乳及蒸汽的消耗量,选母液流量为主导流体。设置母液流量与石灰乳流量比值控制来使石灰乳流量自动跟踪母液流量,使两流量的比值基本保持恒定(例如灰乳对母液比为1:3)。但保持比值还不能表示最优配灰,因为两者的成分都可能是变化的。所以还要用自动pH计来自动测量调和液的pH值,以间接判断过量灰的量是否合格,然后pH值自动调节器自动修正母液与石灰乳的比值,以确保调和液的过灰量合格。如某时要增加负荷,操作工首先增加母液量,然后FFC为保证两流量的比值自动增加石灰乳量,AC再根据AT测量的pH值去修正两流量的比值,使之达到最优配灰。
      厂领导对蒸馏塔调和液在线pH计技改项目非常重视,要求首先在纯碱厂新线蒸馏塔做实验。

二、技改实验:
1、仪表定型:
从2004年12月份初,仪表车间组织精干力量,对新线蒸馏塔现场工艺流程,调和液介质测量等,一系列考察、研究、论证,并通过请pH计厂家来现场调研。经过比较,首先确定了使用梅特勒-托利多公司的在线pH测量系统配置如下:
变送器:pH2100e型,该变送器性能稳定。性价比很高,具有传感器诊断功能,可自动识别缓冲液 ;
电极型号:InPro4250型在线pH复合电极。
2、测量难点:
蒸馏塔调和液有温度高、易结疤、颗粒泥沙多等特点,该测量点对pH电极要求非常苛刻:要求电极必须能长时间工作在90℃左右的高温环境中,介质中的主要成分碳酸钙极易粘附在电极表面,颗粒中的泥沙对电极敏感膜的冲刷磨蚀严重。测量方案要求必须选用能够耐受高温和泥沙颗粒磨蚀的pH电极,同时还应该考虑辅助的清洗措施。所以pH测量的关键在于如何保护好电极,使电极能使用更长的时间。因此,必须先对调和液降速、沉沙,才能测量其pH值。
3、安装方式:
安装的指导思想是既能够对调和液进行降速、沉沙处理,还要便于pH电极的维护。我们以2#蒸馏塔的调和液为实验对象,在工艺管线上引出旁路。在多次试验后确定了测量位置、管线布置和安装方式。其中,电极护套是我们根据电极尺寸改进加工的。通过半年试验,最终确定了如图1 的取样及测量方案。



三、控制方案:
准确测量调和液pH值的最终目的,还是要用测得的pH值去调节母液与石灰乳的比值,代替人工操作,从而实现工艺过程的自动控制。首先,我们深入地研究了工艺人员的控制指标和操作规律,摸索出调和液pH值和母液与石灰乳配比之间的关系,通过计算得出经验公式;然后,在DCS上编程,用程序实现pH值的调节。经过一段时间的实际运行,取得了一定的效果。随后我们又进行了多次试验,通过改进PID调节,最终确定了一套复杂的多调节的串级变比值调节系统。图2为控制方案流程图:


四、试验结果
在纯碱厂新线2#蒸馏塔成功试验的基础上,我们又在1#、3#和4#蒸馏塔安装了pH在线测量系统。半年来,经过工艺连续投用pH值测量与自动控制系统,成功解决了多年来困扰我们的工艺难题,优化了工艺指标,稳定了工艺操作。单塔废液氨指标降低约30%,废液灰降低约5%,蒸汽消耗约降低2%。废液氨指标在改造前一般控制在70mg/l左右,现在下降到40mg/l左右,过剩灰由原来的1.7tt降到1.2tt。成功的实施调和液在线pH测量为蒸馏塔母液与石灰乳比值进一步优化控制提供了基础。
在线pH测量在我厂蒸馏塔调和液在线测量的成功使用,开创了pH计在纯碱行业使用的先河。目前,我厂新、老线蒸馏塔调和液都在安装、使用梅特勒-托利多在线pH计,全面推广pH在线测量控制系统。
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