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第1章 绪论 1

1.1 氯碱工业概况及特点 1

1.1.1 氯碱工业概况 1

1.1.2 我国氯碱工业特点 1

1.2 离子膜烧碱装置主要设备简介 2

1.2.1 一次盐水精制主要设备 2

1.2.2 二次盐水精制主要设备 3

1.2.3 电解主要设备 3

1.2.4 氯氢处理主要设备 3

1.2.5 氯化氢合成与高纯盐酸的主要设备 4

1.2.6 氯气液化及包装主要设备 5

1.2.7 蒸发及固碱主要设备 5

1.3 离子膜烧碱装置控制现状 5

第2章 离子膜烧碱工艺及控制要求 7

2.1 一次盐水精制 7

2.1.1 一次盐水精制反应原理 8

2.1.2 一次盐水精制工艺简介 8

2.1.3 一次盐水精制控制要求 9

2.2 二次盐水精制 11

2.2.1 二次盐水精制反应原理 11

2.2.2 二次盐水精制工艺简介 12

2.2.3 二次盐水精制控制要求 12

2.3 电解及脱氯 14

2.3.1 电解及脱氯反应原理 14

2.3.2 电解及脱氯工艺简介 16

2.3.3 电解及脱氯控制要求 16

2.4 氯氢处理 18

2.4.1 氢氢处理化学原理 19

2.4.2 氯氢处理工艺简介 20

2.4.3 氯氢处理控制要求 21

2.5 盐酸合成 23

2.5.1 盐酸合成化学原理 23

2.5.2 盐酸合成工艺简介 23

2.5.3 盐酸合成控制要求 23

2.6 烧碱蒸发与固碱 25

2.6.1 烧碱蒸发与固碱化学原理 25

2.6.2 烧碱蒸发与片碱工艺简介 26

2.6.3 烧碱蒸发与片碱控制要求 27

第3章 离子膜烧碱控制方案 29

3.1 单回路控制系统 29

3.2 主要复杂控制回路 30

3.2.1 进电解槽盐水流量的控制 30

3.2.2 电解槽加酸量的控制 31

3.2.3 淡盐水循环流量控制 32

3.2.4 电解槽出口总管氯气氢气的差压控制 32

3.2.5 阴极液加水（碱浓度） 的控制 32

3.2.6 电解槽电流的升降及其控制 33

3.2.7 氯压机的控制 33

3.2.8 盐酸合成与烧碱蒸发的控制 33

3.3 DCS对树脂塔的程序顺控方案 34

3.3.1 树脂塔工艺简述 34

3.3.2 离子交换树脂塔的操作程序 35

3.3.3 报警和联锁 37

3.3.4 断电时的操作 38

3.3.5 阀门联锁 38

3.4 电解槽槽电压检测方案 39

3.4.1 单元槽电压的构成 39

3.4.2 槽电压检测难点及常规检测方案 39

3.4.3 MACS系统对槽电压的检测方案 40

3.4.4 槽电压检测针孔探测器的功能 43

3.5 安全联锁控制方案 45

3.5.1 电解联锁控制方案 45

3.5.2 整流全停联锁方案 47

3.5.3 电解极化电源联锁方案 47

3.5.4 氯压机联锁方案 47

3.5.5 蒸发联锁 49

3.5.6 其他联锁 49

第4章 离子膜烧碱仪表 51

4.1 温度仪表 51

4.1.1 温度检测仪表的分类 51

4.1.2 测温仪表的性能特点 52

4.1.3 测温仪表的选用原则 53

4.1.4 离子膜装置中的测温仪表 54

4.1.5 测温原件及仪表的安装 64

4.2 压力仪表 66

4.2.1 压力的概念、单位及表示方法 66

4.2.2 常用的压力检测仪表 68

4.2.3 压力检测仪表的选用 69

4.2.4 离子膜装置中的压力仪表 71

4.2.5 压力表、变送器的安装 80

4.3 流量仪表 82

4.3.1 流量检测概述 82

4.3.2 流量仪表的分类 83

4.3.3 常用流量仪表选型 83

4.3.4 离子膜装置中的流量仪表 84

4.3.5 流量仪表的安装 96

4.4 物位仪表 101

4.4.1 物位的概念及物位检测意义 101

4.4.2 物位仪表的分类 101

4.4.3 常用物位检测仪表的选用 102

4.4.4 离子膜装置中的物位仪表 102

4.4.5 物位仪表的安装 116

4.5 分析仪表 118

4.5.1 分析仪表的分类 118

4.5.2 分析仪表的一般组成 119

4.5.3 分析仪表的选型 120

4.5.4 离子膜装置中的分析仪表 120

4.6 执行器 129

4.6.1 调节阀的组成及分类 129

4.6.2 调节阀的选择 131

4.6.3 阀门附件 136

4.6.4 离子膜装置中的执行器 138

4.6.5 调节阀的安装和维护 147

4.7 爆炸危险场所仪表电器安全 150

4.7.1 爆炸性气体环境危险区域划分 150

4.7.2 爆炸性气体混合物的分类、分级、分组 150

4.7.3 爆炸性气体环境仪表电气设备的选型 151

4.7.4 爆炸危险场所仪表电器安全 151

4.7.5 安全栅 152

第5章 离子膜工程DCS硬件配置方案 156

5.1 DCS硬件系统简介 156

5.1.1 DCS系统定义 156

5.1.2 DCS系统结构 156

5.1.3 DCS系统功能 157

5.1.4 国内常见DCS厂商及品牌 157

5.2 和利时（Hollysys）公司的MACS系统 158

5.2.1 HOLLiAS？MACS分布式控制系统概述 158

5.2.2 MACS-S系统整体结构 159

5.3 离子膜烧碱装置DCS硬件配置方案 164

5.3.1 和利时DCS在氯碱盐化工行业应用情况 165

5.3.2 SM现场控制站硬件产品简介及其配置要点 165

5.3.3 DCS系统输入／输出测点统计 170

5.3.4 I/O模块的配置 171

5.3.5 控制柜成套设计 172

5.3.6 离子膜烧碱装置操作站硬件配置 174

5.3.7 系统网络设计 176

5.3.8 系统供电设计 181

5.4 辅助机柜盘台布置与接线图 181

5.4.1 盘面布置图 181

5.4.2 柜内接线图 185

5.5 DCS系统柜布置与接线图 190

5.5.1 柜内布置图 190

5.5.2 外部接线图 190

第6章 离子膜工程DCS软件组态编程 192

6.1 DCS的软件体系 192

6.1.1 现场控制站的软件系统 193

6.1.2 操作站的软件系统 194

6.1.3 MACS Ⅴ系统软件的组成及功能 194

6.2 DCS的组态方法 194

6.2.1 组态软件主要解决的问题 194

6.2.2 组态的内容 195

6.2.3 MACS Ⅴ系统软件组态步骤 195

6.3 离子膜烧碱装置控制工程组态 196

6.3.1 新建工程 196

6.3.2 工程画面组态 200

6.3.3 设备组态 216

6.3.4 数据库的编辑及编译 224

6.3.5 报表组态 229

6.3.6 服务器算法组态 230

6.3.7 生成控制器算法工程 235

6.4 离子膜烧碱装置控制器算法组态 235

6.4.1 控制器算法组态概述 235

6.4.2 控制器算法软件及功能 238

6.4.3 单回路控制系统组态 240

6.4.4 联锁及主要复杂控制回路组态 240

6.4.5 树脂塔顺控方案组态 252

第7章 离子膜烧碱整流 277

7.1 离子膜整流系统的组成及工作原理 277

7.1.1 整流系统组成 277

7.1.2 整流系统工作原理 277

7.2 整流系统设计 278

7.2.1 整流装置主要参数计算 279

7.2.2 整流柜内部元件的选取及制造要求 285

7.2.3 整流柜的保护措施 286

7.2.4 晶闸管整流装置控制柜 286

7.2.5 计算机监控系统 290

7.2.6 极化整流器 294

7.3 整流器辅助设备 296

7.3.1 整流变压器 296

7.3.2 纯水冷却装置 298

7.3.3 直流母线式大电流隔离器 300

7.3.4 直流大电流传感器 302

7.4 整流所的常见事故类型及处理 305

7.4.1 整流工段易出现的故障类型 305

7.4.2 整流装置的运行管理 305

7.4.3 整流工段可能出现的异常情况及事故处理 306

7.4.4 整流变压器的运行管理及检修维护 306

7.4.5 整流变压器可能出现的异常情况及事故处理 307

7.4.6 整流高压开关柜的运行管理 308

附录1 ××××公司20万吨／年离子膜烧碱项目DCS控制系统招标文件 310

附录2 DCS系统主要供应商及其产品介绍 330

附录3 离子膜烧碱装置数据库I/O表 354

附录4 现场控制站机柜布置与接线图 358

参考文献 376