新疆圣雄氯碱有限公司
摘要：随着经济和科技水平的快速发展，为进一步提升生产效率，降低人员操作风险，增强本质安全水平，需要从公司层面推广优秀的自控提升最佳实践，规划自控提升路线图。通过自动化提升项目的实施情况，对氯碱装置自动化提升方法和效果进行了分析总结，对控制回路优化、报警优化、顺序控制、先进控制等做了简要介绍，对于计划实施类似项目的氯碱企业有一定的指导和借鉴意义。
关键词：智能工厂；自动化；回路优化；先进控制
引言
工业上用电解饱和氯化钠溶液的方法制取烧碱、氯气和氢气，是重要的基础化学工业之一。新疆圣雄氯碱有限公司是以烧碱和PVC树脂为主要产品的化工企业。为最大程度节约能耗、调高烧碱产量和延长离子膜的使用寿命，在pH/ORP指标测量监控中使用了15台在线分析仪表。
1氯碱工艺pH/ORP在线分析仪表的重要性
离子膜电解槽电解反应的基本原理是将精制饱和盐水电解，生成NaOH、CL2、H2。在离子膜烧碱装置中，精制盐水pH/ORP值测量、脱氯淡盐水pH/ORP测量用到大量的在线测量仪表，特别在电解单元中，精盐水的酸度监测尤其重要。在电解槽阳极室，通过添加盐酸确保反应在酸性（pH＜3）条件下进行。尽管很低的pH可以让产量更高，但是会对离子膜的寿命产生不利的影响，从而不得不经常更换昂贵的离子膜。pH值＞4时，形成的氯酸盐会明显增加。要在氯气产量和膜使用寿命之间保持平衡的话，阳极液的pH值通常控制在3~4范围内。因此，pH/ORP值的测量在氯碱化工的生产过程中起着至关重要的作用，直接关系到离子膜的工作状态和寿命。在线分析仪表使用的好坏、测量的准确与否成为离子膜烧碱生产装置能否安全可靠经济运行的根本。一定要保证pH/ORP在线分析仪表测量精确可靠。
2氯碱装置自动化提升对策
2.1控制回路优化
使用报警管理平台统计最频繁的操作，查找自控回路切回手动控制的原因，通过调整PID参数或设计复杂控制回路（前馈、选择、串级、分程等），进行系统优化，脱氯塔由于pH值的滞后性，调节阀直接控制时经常性出现大波动，影响脱氯效果。
对此，采取前馈控制的方式来优化该回路，运用该技术后，增加了pH值控制回路稳定性，使此回路DCS操作数降至0，实现了pH值的卡边操作。初步测算，pH值由1.4提高至1.7，系统能够减少加酸量360L/h，在降低操作难度的同时，降低了生产成本。
2.2先进过程控制（APC）
相比于传统的控制技术，先进过程控制技术有以下特点。（1）先进过程控制的控制策略与传统的PID控制不同；（2）先进过程控制通常用于实现复杂被控过程的自动控制；（3）先进过程控制的实现需要足够的计算能力作为支持平台。目前已有三套装置实施APC控制，分别为合成炉、蒸发和液氯气化。在蒸发装置负荷不变的情况，三效温度降低时，烧碱浓度也降低，当三效温度控制升高时，烧碱浓度升高。因此可以在APC中建立烧碱浓度与三效温度的模型，在APC在线运行时，根据当前工艺操作状况利用该模型预测出未来烧碱浓度的变化，然后反过来调整三效温度控制设定值，使烧碱浓度控制在设定的目标值附近。这个过程每分钟执行一次，在这个过程中APC不断的用浓度当前值去修正浓度预测值，从而更精确的控制烧碱浓度。蒸发装置APC投用后，实现了以下控制目标。（1）稳定蒸发装置操作，降低烧碱浓度的波动30%；（2）实现烧碱浓度卡边控制，降低烧碱浓度0.2%；（3）实现蒸发装置自动负荷控制，降低了操作工作量。
2.3报警优化
报警设计是工厂安全设计的重要一环，报警管理的目的如下。（1）升级报警管理过程，使之与现场实际相符；（2）减少操作员报警处理的负荷，保证操作员能够有效处理信息；（3）提供相关的，清晰的，易懂的报警，并能快速评估根源和有效性；（4）建立报警持续管理框架，使其管理能力能够持续提高。报警管理分别从技术和操作2方面进行优化。从操作方面，建立报警手册：即识别人为产生的报警，针对该报警识别产生报警的操作，最后制定可量化的提前控制措施。
结语
智能工厂的建设是信息化建设的长期目标，是一个任重道远、持续建设的过程，智能工厂的建设永远在路上。该应用保证了氯碱装置PH/ORP的测量精确度，减少了仪表维修工的维护工作量和仪表设备的维修费用，增强了装置的安全稳定性，提高了产品质量。
参考文献：
[1]高国光，武平丽.离子膜烧碱控制技术[M].化学工业出版社，2015.
[2]中国石油化工集团公司，中国石油化工股份有限公司.石油化工设备维护检修规程第七册[M].中国石化出版社，2004.