燒堿蒸發(fā)工序是氯堿企業(yè)一個必有的重要工序，也是一個典型的單元操作。這個工序有著高溫、高壓、易堵、沖刷、強腐蝕等特點，而且向來是氯堿企業(yè)勞動強度最大、能耗最高的崗位之一。燒堿蒸發(fā)的特點決定了在這個工序搞自動化控制的困難程度。我國的自動化工作者為此進行了20多年的不懈努九實現了一系列行之有效的控制方案，并取得了領先于世界同行的高水平數學模型。如大沽化工廠研究開發(fā)并大面積推廣的燒堿蒸發(fā)微機控制系統(tǒng)，在國內外率先成功地實現了燒堿濃度的在線軟測量和自動放5堿達到了極好的控制效果。下面僅將我廠研究的這套控制系統(tǒng)和在全國推廣應用過程中發(fā)展的成果總結一下，與國內同行共商。
1國內燒堿蒸發(fā)工藝簡述國內燒堿蒸發(fā)工藝種類較多，有：順流工藝和逆流工藝（如沈陽化工廠的三效逆流）。在順流工藝中又有很多種，有：三效順流（如廣州昊天化工廠、大沽化工廠等）、三效四體兩段順流（如大沽化工廠）、三雙效順流（如天津化工廠）等工藝，但在我國占主流的是三效順流工藝。下面我們以三效順流工藝為例，討論燒堿蒸發(fā)的自動化控制技術三效順流燒堿蒸發(fā)工藝流程簡圖見。
簡單地說，蒸發(fā)工序的作用有兩個：一是增濃，二是除鹽。即將從金屬陽極電解槽出來的電解液（含堿經若干個蒸發(fā)器的蒸發(fā)除水和若干個漩液分離器的分離除鹽，變成含堿42%（或45%）、含鹽2%以下的成品液堿。所謂順流是指加熱蒸汽與物料的流向一致，都是從前向后；三效是指有3個（有的增加一個增濃罐）使燒堿濃度逐漸提高的強制循環(huán)蒸發(fā)器。三效順流雖在噸堿耗汽上比三效逆流大得多，但它在工藝設備的材質及制造上要求不那么苛刻、操作容易以及i效向效屬自然過料等特點而被我國大多數氯堿企業(yè)所采用。
2燒堿蒸發(fā)的數學模型及控制技術2.1燒堿蒸發(fā)的數學模型2.1.1液位電極結鹽工藝故障診斷模型（yi）目前最實用的蒸發(fā)器內液位測量辦法為電極棒立式測量。但由于堿中有較多的鹽分和液面的沸騰波于現軍等：燒堿蒸發(fā)工藝的自動化控制技術應用總結蒸發(fā)與固堿動，經常造成測量電極結鹽而使液位的指示為假信便讓操作人員作相應的處理，其工藝流程如（以號。在控制系統(tǒng)中必須隨時診斷液位信號的虛實，以i效為例）所示。
lim為0時為假液位；lil為0時為假液位；z1~z8為y1的中間變量；十為邏輯“異或”符號；為邏輯‘與“符號。
出料閥開足一定時間而l 1m和l1l仍為1（t1為ik12觸發(fā)的時間繼電器）時為假液位，則有：當y1結果為1時，可以肯定地說電極由于結鹽而測得假液位。y1的結果可以作為報警，也可以作為控制沖洗水閥ks1的條件而實現自動沖洗。
加料管堵或閥堵故障診斷模型（y2）正常情況下加料閥開時，液位從低位上升到中位的時間是基本不變的（不放料時）。如果加料閥開足一定的時間而中限液位燈仍未亮，則可說明加料管道或加料閥堵或部分堵，則有：（ik01l1l1mk12）t2（以i效為例，參見）。
洗罐計算模型（y3）隨著蒸發(fā)器的使用，罐的內壁會逐漸粘積一層鹽而影響蒸發(fā)效率。因此在工藝操作上有“一天一小洗，三天一大洗”的洗罐操作。實際上洗罐的間隔不是固定不變的，它是受電解液含鹽變化、蒸汽壓力波動、罐內液位波動、冷卻工序尖底鹽的回蒸及漩液分離器固液比的調整等因素的影響而變化。在工程測試中我們發(fā)現蒸發(fā)罐二次汽與一次汽壓力之比的變化能反映蒸發(fā)效率的變化。i效蒸發(fā)器洗罐計算模型框圖見圖i效蒸發(fā)器洗罐計算模型框圖操作人員可據此判斷漩液分離器的固液比是否合理以及是否進行洗罐操作。
蒸發(fā)與固堿氯堿工業(yè)21.4i效罐內堿濃度模型（，）目前，國內實現濃度測量的實用途徑主要有兩條：一是軟測量，二是同位素儀表。前者是20世紀80年代我廠科技人員在國內尚沒有用燒堿濃度測量儀表、國外濃度儀表（如音叉法）昂貴且不實用的情況下開發(fā)出來的，它是我國較早工程化的軟測量模型之一。目前國內外儀表行業(yè)采用同位素原理研制成的濃度儀表已用于測量各種酸、堿等的濃度并獲成功，但這種儀表在很多方面還有待完善，且價格偏高（國產3萬~5萬元/臺，進口5萬~10萬元/臺）。
理論上，在飽和氯化鈉中的naoh溶液濃度與沸點的關系為：代替即t3，gtw為真空度p3下對應的氣相溫度，c；0、ai、b0、bi、b2為常數；9為液相堿質量濃度。
實際上由于氣相溫度在測量上存在滯后，我們用測量真空度的手段來代替tw，因為它們間存在如下關系：根據工程測試和計算機模擬，我們使用的濃度模―厶一厶「2―厶卜厶，則有：b29+bi9+a，=0解此一元二次方程即可得體積分數9.中，若令a0這就是傳統(tǒng)上使用的溫差法放堿依據。（2）式與（3）式的區(qū)別在于（2）式多了動態(tài)修正項ati與at2，而且用測得的真空度代替了氣相溫度。ati修正的是堿中含鹽變化造成的液相沸點的移動，而at2修正的是冷卻水的變化對真空度的影響。另外，當堿中含鹽較少（2%以下）并基本穩(wěn)定時，42%~45%液堿的體積分數與其密度是基本線性的（40% ~ 46%）經過對i00多組分析數據的最小二乘法線性回歸處理得出其關系為：根據測得的成品堿體積流量fi和在線計算出的體積分數9及密度y可在線算得折百的堿產量gi. 2.2燒堿蒸發(fā)的生產控制模型2.2.i液位控制模型在本工序蒸發(fā)罐的液位測量及調節(jié)閥的選擇同樣由于存在沖刷、結晶、高溫、高壓、強腐蝕等原因而難以選用傳統(tǒng)的模擬儀表。根據實踐經驗，用液位電極可做到多點位式測量，用兩位式油壓球閥來實現兩位式調節(jié)，用布爾算式可實現復雜有效的開關控制。
為ki2閥的邏輯控制圖。
一般地，兩位式控制閥或泵的布爾控制規(guī)律通式為：關閉條件n（開啟條件lh+開啟條件+自鎖反饋信號）2.2.2自動放堿控制模型蒸發(fā)工序能夠實現自動放堿是氯堿行業(yè)夢寐以求的愿望。實現自動放堿的關鍵是罐內濃度的測量。
我廠最早在i987年實現了基于軟測量模型的自動放堿。為基于2.i.4節(jié)濃度模型的自動控制框圖。
實際上蒸發(fā)工序也可以實現準連續(xù)放堿將k30回流閥換成氣動偏心旋轉模擬量閥，（下轉第34頁）氯氫處理氯堿工業(yè)表3氣化氯含氧量過高可能原因及處理對策原因解決方法精制塔廢氣排出壓力太低適當提高氣化氯廢氣壓力熱水箱溫度偏低升高熱水箱熱水溫度液氯進量太大減少液氯進料量氣化氯廢氣閥門開度太小開大廢氣閥門表4改進后氣化氯含氧量檢測數據10曰期含氧量曰期含氧量曰期含氧量曰期含氧量停車3改進后的效果3.1運行效果改造后，四氯化碳裝置正常運轉生產，沒再發(fā)生設備腐蝕事故，且乙烯單耗和氣化氯單耗大幅度下降。
1997年與1998年四氯化碳運行情況對照見表5.表5 1997年與1998年四氯化碳運行情況對照表裝置檢修氣化氯含水量氣化氯含氧量乙烯氣化時間運行費用（月平均）單耗氯單天萬元產量/t耗/1注：1998年為11月份數據。
3.2效益計算節(jié)約乙烯費用（11月份）6270x4000=208.66（萬元）節(jié)約氣化氯費用（11月份）6270x800=355.88（萬元）節(jié)約檢修費用（11月份）共節(jié)約費用74（萬元）（上接第26頁）再設計一個智能的控制器即可。但i效的液位必須控制好，以免通過放堿回路跑真空而使?jié)舛饶Ｐ褪д妗?/p>
22.3多系統(tǒng)協(xié)調控制模型某些大型氯堿企業(yè)有不止一條液堿生產線，多的有三系或四系蒸發(fā)。它們共用一系液堿冷卻和若干臺脫水機，多個崗位之間存在著協(xié)調操作的問題。自動化程度高的企業(yè)不難解決這個問題，在此不再詳述。
23燒堿蒸發(fā)的管理控制模型23.1違章操作報警模型蒸發(fā)工序較嚴重的違章操作就是手動過堿，使蒸發(fā)器液位過高時乏水帶堿及i效濃度合格時不放堿或為趕產量手動放低堿。前者將影響鍋爐的安全生產和造成環(huán)境污染，后者將增加汽耗。建立這類邏輯是比較容易的。如為監(jiān)視蒸發(fā)器因手動操作而跑堿的報警模型。
23.2蒸發(fā)工序操作運行質量評價模型有的企業(yè)以班產量考核，有的企業(yè)則是比汽耗。
筆者認為下述的評價模型更為科學：gkq為本工序的設計產堿量（折百）t g0q為各班8h所用的蒸汽量，t/一般在0.20.4間，/越大說明操作質量越好。
3結束語燒堿蒸發(fā)工序不僅是一個危險、勞動強度大的崗位，而且還是一個耗能（耗蒸汽）最多的崗位。我們所搞的燒堿蒸發(fā)的自動化工程在這兩個方面都取得了顯著的成效。10年來，我們已在全國同行業(yè)推廣應用近40套，取得了極顯著的社會經濟效益。所開發(fā)的各種方案、模型可在各種工控機、dcs、plc上實現。僅就降低液堿生產汽耗一項，以我廠1989年鑒定時測算的經濟效益為18萬元八萬tnaoh）。如果氯堿企業(yè)將蒸發(fā)、脫水機、鹽水制備等過程聯在一起搞，解決大系統(tǒng)的耦合問題，將會更好地優(yōu)化各工序的操作，產生更大的效益。
24收稿）
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
