四溴双酚A生产中自动控制技术的研究和应用

郭兴华

（天津长芦汉沽盐场有限责任公司精细化工厂，天津 300480）

1 引言

天津长芦汉沽盐场有限责任公司是国有独资重点海盐生产企业，为满足多样化生产的需要，增加工业总产值，我厂决定通过四溴双酚A项目开拓精细化工和大化工企业的新道路。四溴双酚A(下文简称TBBA)是目前世界上，产量和用量最大的溴系阻燃剂品种，被广泛用作反应型阻燃剂制造溴化环氧树脂、酚醛树脂和含溴聚碳酸酯；其作为中间体可合成高分子量和高性能的溴系阻燃剂，也可作为添加型阻燃剂用于ABS和HIPS树脂中，用来制备电子电气产品的外壳。四溴双酚A工艺技术比较复杂，原料中包括强腐蚀性、易燃易爆物质，为满足工艺控制和安全生产的目的，我厂的2007年底试车投产的四溴双酚A项目采用了DCS控制系统，这是DCS系统在国内TBBA生产中的首次应用，通过充分利用开放先进的DCS软、硬件平台，将故障诊断与自处理技术、软测量模型与自适应算法在新项目上进行了工程实施。经过3年来的运行生产，在今年达到了年产8800吨，基本实现了设计要求，用实际数据证明了DCS的优势。

2 TBBA项目生产工艺流程简述和自动控制水平

2.1 TBBA项目生产工艺流程简述

四溴双酚A生产采用的主要原料是双酚A、溴素、双氧水和氯苯等。该项目工艺流程主要由溴化反应、还原反应、漂白、水洗、冷却结晶、脱水、干燥、包装等工序组成。图1为TBBA工艺流程方框图（由于保密原则，该框图中加料种类和顺序已省略。）。

图1 TBBA工艺流程方框图

2.2 TBBA项目中的自动控制应用

图2

TBBA工艺技术比较复杂，原料中包括强腐蚀性、易燃易爆物质，工序较多，危险源也较多。为实现工艺控制和安全生产，DCS控制技术应用于TBBA生产中具体可实现以下内容：

(1)各个单元的集中监控：DCS的应用实现了包括温度、压力、液位、流量等各测点在中央控制室的实时显示，并且在重要测点配置必要的报警，使操作人员可以实时监测各工艺参数，保证生产的稳定性和安全性。

(2)远程控制：实现了开关阀、调节阀及电气设备的远程控制并将其运行情况实时反馈至中央控制室，方便操作，节省人力，加强了对故障的监测和处理能力；同时在危险操作区域等位置的控制点（阀门、电机等）实施远程控制，对突发事件如停电、泄漏等，能够及时采取措施，控制事件发展，确保将危险和损失降低到最小，更大限度的保证了安全生产。

(3)自动控制：DCS通过编程可方便设置联锁回路，通过对重要控制点配置联锁回路，实现简化操作和对温度、压力以及物位的自动控制，保证操作人员对各工艺单元的控制。

(4)数据记录：实现了对生产运行中重要数据的记录，随时查阅实时趋势和历史趋势，方便工艺分析和故障分析。

3 TBBA项目中的控制要点和难点

TBBA生产工艺比较复杂，需要严格执行各工艺要求，同时原料中包括易燃易爆强腐蚀物质，因此TBBA项目的控制要点主要包括三个方面：简化操作、工艺控制和保证安全，其中工艺控制和保证安全是难点更是重中之重。

3.1 备料工序卸溴素流程

图2是四溴双酚A生产备料工序中卸溴素的操作界面，此工艺单元是用压缩空气从溴素储罐V1006G/H向溴素储罐V1006A-F中压溴素，每次单台一对一进行。每个储罐上有4条管道分别有4个气动阀门控制切断，卸溴素对阀门的操作顺序为V1006A（或BF）进料阀 XV1001a（或 b-f）、放空阀 XV1003a（或 b-f）、V1006G（或 H）出料阀 XV1002g（或h）打开，V1006G（或 H）排空阀 XV1003g（或h）关闭，随后V1006G（或H）压缩空气进气阀XV1004g（或h）打开，同时检查该相应管线阀门确保处于正常工作状态。通过组态软件中的图形化编程编写控制方案，使操作简化为一键操作，并且增强了操作的准确性。实际中现场储罐V1006G/H与V1006A-F之间的距离较远，且溴素具有很强的腐蚀性和毒性，现场操作不便，浪费人力，且具有危险性。使用DCS控制的优越性和安全性便一目了然，首先，操作界面中清楚的显示了工艺流程、管道走向，减小了误操作的可能性；其次，将操作集中与DCS操作站，现场只需监控，减轻了工人工作量，同时大大提高了生产的安全性。

3.2 溴化反应温度控制

溴化反应是将氯苯硫酸双酚A等原料依次投入溴化反应釜后滴加溴素的过程，此过程放热量较大，但是最佳反应温度为20±1℃，而且不能超过35℃，否则就会发生冲料甚至爆炸事故。在生产中，除保证必要的冷冻措施外，更重要的是对溴素滴加速度的严格控制。由于调节阀的技术原因，自动阀门对溴素滴加速度的控制程度不能达到工艺要求，因此DCS对滴溴管路调节阀的控制主要针对安全要求。滴加溴素时，不能将调节阀全开，且必须设定开度为50%以下，即使手动阀失灵，溴素流速也不会过快。并且在调节阀定位器进气管前加装电磁阀，并入DCS控制，在DCS中设置温度联锁，在35℃时，自动关闭电磁阀，达到快速关闭调节阀的目的，将温度超限的可能降低到最低。（因涉及到保密原则，相关工艺数据非真实。）

4 运行效果

通过我厂四溴双酚A生产线三年多的运行情况来看，DCS的应用很成功，满足了工艺控制和安全生产等方面的要求，现场信号能准确、快速的采集与控制，各个控制回路都投入自动状态，联锁保护及时动作，达到了预期目标，工人劳动条件得以改善，劳动强度大大降低。目前该系统运行接近了设计要求，运行能力近8000吨/年，充分发挥了DCS技术运用可靠、检测灵活、维护方便等优点。

[1]浙江中控技术有限公司，Jx300XP控制系统硬件使用说明书，2006。

[2]天津长芦汉沽盐场有限责任公司，四溴双酚A工艺操作规程及试车方案，2007