甲醇氧化制甲醛的流量控制设计PPT课件

技术参数
❖ ◆测量介质： 气体、液体、蒸气 ◆口径规格 法兰卡装式口径选择 25,32,50,80,100 ◆法兰连接式口径选择 100,150,200 ◆流量测量范围 正常测量流速范围 雷诺数1.5×104～4×106；气体 5～50m/s; 液体0.5～7m/s 正常测量流量范围 液体、气体流量测量范围见表2； 蒸气流量范围见 表3 ◆测量精度 1.0级 1.5级 ◆被测介质温度:常温–25℃～100℃ ◆高温–25℃～150℃ -25℃～250℃ ◆输出信号 脉冲电压输出信号 高电平8～10V 低电平0.7～1.3V ◆脉冲占空比约50%,传输距离为100m ◆脉冲电流远传信号 4～20 mA,传输距离为1000m ◆仪表使用环境 温度:-25℃～+55℃ 湿度:5～90% RH50℃ ◆材质 不锈钢, 铝合金 ◆电源 DC24V或锂电池3.6V ◆防爆等级 本安型iaIIbT3-T6 防护等级 IP65
比值控制系统的类型
❖开环比值控制系统 ❖单闭环比值控制系统 ❖双闭环比值控制系统 ❖变比值比值控制系统 ❖串级和比值混合系统
开环比值控制系统
F1
❖适用于副流量较平
FC
稳且比值精度要求
不高的场合。
F2
控制器 -
控制阀
F2 对象
测量变送
F1
单闭环比值控制
F1
K FC
F2 ❖增加一个副流量闭环控制系统
❖ 为了保证以上的物料的配比，要对其流量进行控制。空气是通过鼓风 机加入其流程，在甲醇蒸发器中与甲醇蒸汽混合，形成二元混合气体。 甲醇液体通过离心泵加入甲醇蒸发器。因此，空气与甲醇的进入量基 本稳定，可以设置简单的控制系统来完成。空气流量采用流量单回路 控制系统，二通过控制甲醇蒸发器的液位定值控制，保证甲醇气体的 流量稳定。合理设置两个控制系统的设定值，就可以保证二元混合气 中的醇氧摩尔比。
甲醇流量计
SBL-智能甲醇流量计
测甲醇流量，进行累计指示。SBL-智能甲醇流 量计，量计采用新型电容力感应式传感器，它 不但具有传统靶式、孔板、涡街等无可动部件 甲醇流量计 的计量可靠性，并具有计量精度高， 测量范围宽、温漂小、抗过载能力强、性能可 靠的特点，加之特有的抗干扰性能以及体积小 重量轻，安装维护方便和使用寿命长的优点，
单闭环比值控制特点
❖ 不但能实现副流量跟随主流量的变化而变化，而且可以克服副流量 本身干扰对比值的影响，主副流量的比值较为精确。
❖ 总物料量不固定，对于负荷变化幅度大，物料又直接去化学反应器 的场合是不适合的。
❖ 当主流量出现大幅度波动时，副流量给定值大幅度波动，在调节的 一段时间里，比值会偏离工艺要求的流量比，不适用于要求严格动 态比的场合。
❖ 适用于主物料在工艺上不允许进行控制的场合。
工业应用：自来水消毒的比值控制
q1
F1T K
F2C
q2 F2T
氯气
净化水 供用户
任务一甲醇氧化制甲醛的流量控制系统总体方案设计
控制系统方块图（单闭环比值控制系统）
干扰作用f
测量变送
比值计算器+
偏差
e 控制器 -
控制作用
被控变量y
控制阀
被控对象
测量元件 变送器
电磁流量计
❖ 型号：SDLDB电磁流量计 ❖ 电磁流量计有其独特的优点，因此被
广泛应用于化工化纤、食品、造纸、 制糖、矿冶，给排水、环保，铁、石 油、制药等工业领域中，用来测量各 种酸、碱、盐溶液、泥浆、污水、冷 却原水、给排水、盐水、双氧水、啤 酒、麦汁、各种饮料、黑液等导电流 体介质的体积流量。可根据用户需要 进行现场在线修改量程，管道内无可 动部件，无阻流部件，测量中几乎没 有附加压力损失。测量结果与流速分 布，流体压力，温度、密度、粘度等 物理参数无关
流程图
流量检测元件
❖ （1）流量计选用原则 ❖ （2）差压式流量计 ❖ （3）转子流量计 ❖ （4）电磁流量计
电动调节阀 流体传送设备
◆应选何种流量计 ?
压力
皮膜表
罗茨表
流量
涡轮 旋进
孔板等差压式
综合考虑进行选型
流量计的选型方法
影响 流量 计能 否正 常工 作的 因素
（工况）流量范围 介质状况 介质温度 介质压力 环境温度 压力损失
一、工艺说明
❖ 甲醇氧化制甲醛的工艺流程如图所示，原料甲醇用泵送入高位槽1， 以一定的流量经过过滤器2进入蒸汽加热的蒸发器3.同时，由鼓风机7 将已除尘和其他杂质的空气定量地送入蒸发器的底部。空气鼓泡通过 被加热到319~323K的甲醇层时被甲醇蒸气所饱和，每升甲醇蒸气和 空气的混合物中甲醇的含量约为0.5g。为了控制甲醇被氧化的速度， 通过蒸气分离缸19，在甲醇和空气的混合物中加入一定量的水蒸汽。 为了保证混合气能在反应器内迅速反应，以及避免混合气中存在甲醇 凝液，所以通过过热器4进行加热。过热混合气为了阻止氧化器中可 能发生燃烧波及到蒸发系统，要经过阻火器5和过滤器8除去铁杂质后， 才进入氧化反应器9，在催化剂的作用下，温度控制在653~923K左右， 进行氧化和脱氢反应。
产品特点
·整台仪表在设计中无可动部件，插入式结构,拆卸方便 ·可选用多种防腐及耐高低温材质(如哈氏合金，钛等) ·整机可做成全密封无死角(焊接形式)，无任何泄漏点，可耐42MPa 高压 ·仪表内设自检程序，故障现象一目了然 ·传感器不与被测介质接触,不存在零部件磨损,使用安全可靠 ·具有多种安装方式供选择，如选择在线插入式，安装费用低 ·具有一体化温度、压力补偿，直接输出质量或标方 ·具有可选小信号切除、非线性修正、滤波时间可选择 ·能准确测量各种常温、高温500度、低温-200度工况下的气体、液体 流量 ·计量准确，精度可达到0.2% ·重复性好，一般为0.05～0.08%，测量快速 ·压力损失小，仅为标准孔板的1/2△P左右 ·抗干扰，抗杂质能力特强 ·安装简单方便，极易维护 ·多种输出形式，能远传各种参数 ·抗震动性强，一定范围内可测脉动
❖根据控制方案选择所需的检测仪表、控制 仪表和执行装置，按照控制要求进行安装、 调试，使系统能正常运行。
三、控制任务分析
❖ 化工各种反应对参与化学反应的物料比都有一定的要求。 甲醇氧化制甲醛生产所需的三种原料必须保持一定的比 例，即甲醇气：空气：水蒸汽=1：（1.7~1.9）： （0.7~0.9）。 比值
转子流量计选用注意事项
1）转子流量计为低、中等精确度流量计，通用型精确度约为+/1.5%~+/-4%，远传型比就地指示型精确度要低些。它主要是 解决小、微流量测量，范围度宽、压损低、价格便宜（玻璃 管）
2）该流量计受被测介质物性（密度、粘度）参数影响较大，选用 时首先根据被测介质实际使用状态的密度＆粘度，把流量计 示值换算到刻度流量，再选择仪表的流量范围。
操作员站131操作员站132用户授权设置权限用户名用户密码特权系统维护supcondcs工程师工程师1111操作员蒸发氧化操作组1111操作员吸收操作组1111控制方案序号控制方案注释回路注释回路位pvmv00蒸发器压力控制pic201单回路pi201pv20101蒸发器液位控制lic201单回路li201lv20102甲醇气流量控制fic201单回路fi201fv201io测点清单序号类型量程单位报警要求li101蒸发器液位ai不配电420ma0100li102吸收塔液位ai不配电420ma0100pi101蒸发器压力ai不配电420ma0100pi102蒸汽压力ai不配电420ma0100fi101甲醇气流量ai不配电420ma0100fi102配料蒸汽流量ai不配电420ma0100fi103尾气流量ai不配电420ma0100fi104甲醇流量ai不配电420ma0100fi105空气流量ai不配电420ma010010fi106过热蒸汽流量ai不配电420ma010011ti101氧化温度1tc12ti102氧化温度2tc13ti103氧化温度3tc14ti104氧化温度4tc15ti105氧化温度5rtdpt100010016fv101甲醇气流量调节ao420ma010017fv102配料蒸汽流量调节ao420ma010018fv103尾气流量调节ao420ma010019fv104甲醇流量调节ao420ma010020fv105空气流量调节ao420ma010021fv106过热蒸汽流量调节ao420ma0100dcs系统硬件配置清单名称型号单位数量备注操作站硬件dell服务器sc430操作台sp072操作员键盘sp032打印机台sp072pscnetii网卡双绞线sp023控制站硬件机柜sp202机笼含母板端子sp211电源箱sp221电源机笼sp251主控制卡sp243x冗余电流信号输入卡sp313电压型号输入卡sp314热电阻信号输入卡sp316电流信号输出卡sp322触点型开关量输入卡sp363继电器开关量输出卡sp364数据转发卡sp233冗余冗余测点分类统计表信号类型点数使用的卡个数ai电流信号输入卡10sp313ao模拟信号输入卡di开关量输入do开关量输出测点分配表序号卡件型号卡件通道00010203040500sp313li101li102pi101pi10201sp313fi10
❖ 从氧化器出来的气体进入第一吸收塔10，将大部分甲醛吸收；未被吸 收的气体再进入第二吸收塔11底部，从塔顶加入一定量的冷却水进行 吸收。由第二吸收塔塔底采出的稀甲醛溶液经循环泵18打入第一、第 二吸收塔，作为吸收的一部分。自第一吸收塔塔底引出的吸收液经冷 却后，即为含10%甲醇的甲醛水溶液。甲醇的存在可以防止甲醛的聚 合，甲醛的产率约80%。
转子流量计
❖ 用于测空气流量。 ❖ 转子流量计是工业自动
化过程控制中常用的一 种变面积流量测量仪表。 它具有体积小，检测范 围大，使用方便等特点。 转子流量计可用来测量 液体、气体以及蒸汽的 流量。
技术参数
❖ 测量范围:水（20℃）1-200000 l／h ❖ 空气（20℃，0．1013MPa）0．03－4000m3／h ❖ 量程比：标准型10：1 特殊型20：1 ❖ 精度： 1．0级 ❖ 压力等级：标准型： DN15－DN50 4.0MPa DN80-DN200 1.6MPa ❖ 特殊型： DN15－DN50 25MPa DN80-DN200 16MPa ❖ 夹套的压力等级为1．6MPa ❖ 压力损失：7kPa-70kPa ❖ 介质温度：标准型：－80℃-＋200℃：PTFE：0℃－85℃ ❖ 高温型：最高可达400℃ ❖ 介质粘度：DN15: <5mPa.s(F15.1-F15.3) ❖ 环境温度：液晶型－30℃－+85℃ ❖ 连接形式：标准型：DIN2501标准法兰 ❖ 特殊型：由用户指定的任意标准法兰或螺纹 ❖ 电缆接口：M20＊1．5 ❖ 供电电源：标准型24VDC二线制4－20mA（10．8VDC－36VDC ） ❖ 报警输出：上限或下限瞬时流量报警 ❖ 标准型：集电极开路输出（最大100mA@30VDC内部阻抗100 欧） ❖ 特殊型：继电器输出（触点容量最大5A@250VAC） ❖ 脉冲输出：累积脉冲输出，最小间隔50毫秒 ❖ 液晶显示：瞬时流量显示数值范围：0－50000 ❖ 累计流量显示数值范围：0－ ❖ 防护等级：IP65 ❖ 防爆标志：本安型iaⅡCT6 隔爆型dⅡCT6
六、控制方案确定
（1）测量元件与变送器——流量计。 （2）自动控制器——集散控制系统DCS。 （3）执行器——电动调节阀。
比值控制基本概念：
❖比值控制系统（流量比值控制系统）：实 现两个或两个以上参数符合一定比例关系 的控制系统。
❖主物料或主动量：在保持比例关系的两种 物料中处于主导地位的物料，称为主物料； 表征主物料的参数，称为主动量（主流 量），用F1表示。
❖ 二元混合气要加入一定量的蒸汽，形成三元混合气体。由于水蒸汽的 含量决定反应速度和效率，所以，根据蒸汽加入量控制二元混合气体 的流量。
❖ 甲醇的流量计量不能加以控制，主要在进入系统时对其进行累计指示。
பைடு நூலகம் 五、所需设备
❖（1）流量检测仪表 ❖（2）过程控制仪表，执行器 ❖（3）集散控制系统 ❖（4）电工工具
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甲醇氧化制甲醛的流量控制 系统设计
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目录
任务一 甲醇氧化制甲醛的流量控制系统总体方案设计 任务二 JX-300X系统硬件设计 任务三 JX-300X系统软件组态 任务四 甲醇氧化制甲醛的流量控制系统调试、运行 任务五 项目答辩，项目小结，资料归档
甲 醇 氧 化 制 甲 醛 的 工 艺 流
程
二、总体要求
❖流量的检测和控制在现代工业生产自动化 中具有重要的地位。根据工艺要求设计供 料系统的控制方案，保证生产能够安全、 有效地进行。为了进行成本核算，要求对 进入生产流程的甲醇量进行计量。为了保 证氧化反应的顺利进行和安全要求，设计 控制系统，以保证参与氧化反应的甲醇、 氧气、水蒸汽比例符合要求。
3）仪表类型较低，其价格差异亦大，要根据实际使用需要进行选 型。玻璃管流量计价格低廉，主要用于现场指示。若温度高 于70℃，应选防罩型以保证安全。
涡街流量计
❖ 型号：SKLU系列蒸汽涡街 流量计
❖ 蒸汽涡街流量计便是依据 卡门旋涡原理进行封闭管 道流体流量测量的新型流 量计。因其具有良好的介 质适应能力，无需温度压 力补偿即可直接测量蒸汽、 空气、气体、水、液体的 工况体积流量，配备温度、 压力传感器可测量标况体 积流量和质量流量，是节 流式流量计的理想替代产 品。
❖ 为了确保生产的安全进行，最大限度地提高生产效率， 应对整个生产过程进行分析。本项目将根据甲醇氧化制 甲醛的工艺要求，确定参与反应的物料流量控制方案， 并根据确定的控制方案和企业自动化水平，以及自动化 仪表和装置的发展情况，选择控制仪表、流量检测仪表
和执行装置。
四、控制要求
❖ 化工各种反应对参与化学反应的物料比都有一定的要求。甲醇氧化制 甲醛生产所需的三种原料必须保持一定的比例，即甲醇气：空气：水 蒸汽=1：（1.7~1.9）：（0.7~0.9）。
使其在蒸汽计量上有非常优秀的性能。
产品参数
产品名称：甲醇流量计量计 口 径：DN15～DN500mm 甚至更大口径 公称压力：0.6～42MPa 工况温度：-180～+500℃更高温度与工厂商定 精 度：±0.2～±1.5%FS 量 程 比：1：10 壳 体：碳钢；不锈钢(或按用户要求提供)(衬氟) 供电方式：内置3.6VDC锂电池(两年换一次)；外供24VDC(可选) 输出信号：4～20mA二线制；脉冲0～1000HZ；RS232/RS485(或按 用户要求协商提供) 防护等级：IP65 防爆标志：本安型ExiallCT4；隔爆型ExdllCT4 执行标准：企标Q/BET05-06 表头显示：累积流量；瞬时流量；工况温度；工况压力(温压补偿式 才有)；棒状满量程百分比；故障自检 连接方式：双法兰式、插入式