摘 要：纯碱装置是化学工业中最复杂的控制对象之一，尤其是碳化单元，其被测介质由气、液、固三相组成，同一设备存在制碱和清洗两种状态，在一定程度上限制了自动化水平的提高，因此有必要针对碳化装置的特性进行生产过程优化控制，进一步提高碳化生产的控制水平。
　　关键词：碳化过程 先进控制
　　中图分类号：TQ114.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（b）-0063-01
　　1 实施范围
　　“碳化工序先进控制和优化”项目采用APC-Adcon先进控制软件，对碳化工序25座碳化塔实施先进控制和优化，达到平稳生产、优化操作、优质低耗、安全生产的目的。实施范围如下。
　　（1）建立五组（25座）碳化塔“制碱”阶段的先进控制和优化系统；（2）建立五组（25座）碳化塔“清洗”阶段的先进控制和优化系统。
　　2 先进控制的目标
　　（1）提高装置综合自动化水平，稳定生产工况、改善工艺指标，提高主要工艺参数的平稳度，标准方差减少幅度40%以上；（2）基于装置的平稳操作，通过“卡边”控制，在保证出碱液质量指标和出碱总量的前提下，挖掘生产装置的潜力，提高生产装置的整体运行的经济效益；（3）控制系统要安全、可靠，能连续稳定运行，不能出现故障，正常情况下，确保先进控制系统的投运率在90%以上；（4）稳定纯碱质量，碳化结晶沉降时间不高于目前水平；（5）独立完成与DCS之间的数据通讯，实现先进控制系统的冗余运行，具备良好的病毒隔离性能，保证先进控制与现有控制系统无扰动切换；（6）实现各清洗塔中和水温度及塔压等的先进控制。先进控制投运后，有效地改善碳化过程的物料平衡，平稳过渡的操作；（7）降低操作人员的劳动强度。
　　3 先进控制平台架构
　　4 先进控制实施方案
　　4.1 碳化塔制碱过程控制器的功能
　　中部温度-总出碱量子控制器：通过动态调节中段气流量、下段气流量、出碱流量，克服中段气压力波动的干扰，在尽量保持最大总出碱量的条件下实现对17圈温度的约束控制，并根据各碳化塔的运行工况进行生产负荷的动态分配，保证产品质量。
　　出碱温度子控制器：通过动态调节冷却水调节阀开度，克服冷却水温度及压力、出碱流量波动的干扰影响，平稳控制出碱温度，以保证结晶质量，稳定碳化转化率。
　　塔况智能诊断专家控制器：通过总结实际操作经验建立制碱塔中部温度分布（12圈、17圈、23圈温度）专家控制系统，系统根据制碱塔内的温度分布情况、尾气压力变化等判断制碱塔内碳酸化反应段是否出现上移或下移以及冒塔，及时合理调节中和水进塔流量、中段气流量、下段气流量、出碱流量等控制手段，实现对反应段位置的有效控制；建立各塔塔底压力高限智能监控系统，一旦塔底压力超过设定高限，系统能够及时自动调节中和水进塔流量及出碱流量，适当降低塔内液面，防止因碳化尾气总管压力突变或过高时损坏设备，有效防止冒塔事件发生；针对夏季生产因冷却能力不足而导致出碱温度过高的现象，建立出碱温度和出碱流量的协调约束控制，防止出碱温度过高而影响碳化转化率。
　　4.2 碳化塔清洗过程控制器的功能
　　塔底压力子控制器：通过动态调节氨盐水进塔调节阀开度，克服碳化尾气总管压力波动的干扰，实现对塔底压力的平稳控制，稳定塔内液面高度，从而平稳清洗气、中段气的进塔流量，为清洗塔的清洗和预碳化过程提供良好的运行环境。
　　中和水温度子控制器：通过动态调节冷却水调节阀开度，克服冷却水温度及压力波动的干扰影响，平稳控制中和水温度。
　　中和水CO2浓度子控制器：系统能够根据生产运行负荷的大小即进清洗塔氨盐水流量的大小合理调节清洗气、中段气进塔流量，实现对中和水CO2浓度的平稳控制。
　　5 结语
　　碳化工序生产过程先进控制和优化可以有效地抑制外部扰动，合理动态调节碳化塔制碱过程和清洗过程中的各操作变量，平稳碳化塔关键工艺指标，提高碳化转化率和产量，达到装置效益最佳的经济目标。同时可以降低劳动强度，提高生产装置工艺参数的平稳性，也达到了节能降耗的要求。