李洪宾

（江苏海伦石化有限公司仪表部， 江苏 江阴 214400）

引言

PTA装置精制生产过程中需要大量除盐水作为溶剂，以母液的形式带走反应副产物PT酸提高产品的精度。母固回收装置处理PTA精制产生的母液，母固回收装置按工艺流程顺序分为母液过滤单元、吸附单元、离子交换单元等。母液过滤单元将精制母液中的TA和PT酸等颗粒物拦截在滤芯表面形成滤饼，滤饼打浆后送回氧化单元回收利用，吸附单元去除母液过滤单元滤清液中的杂质；去除杂质后的滤清液进入离子交换单元，离子交换单元通过树脂不同的特性吸附、分离收集母液中的钴锰离子；从而实现PTA催化剂钴锰回收，返回氧化单元再加以利用[1]。

1 控制系统的配置

海伦一期母固回收装置使用摩恩达集团（上海）流体设备工程有限公司的“化工固液分离及贵重金属回收工艺”专利技术配套而成。装置控制系统采用西门子S7 300 PLC系统,配置一台PC为操作站兼工程师站，操作站使用WINCC6.2作为操作界面软件，操作站安装CP5621通讯卡连接至PROFIBUS总线；控制站CPU 317-2DP通过DP接口连接到PROFIBUS总线；4套 ET200站通过接口模块IM153-1连至 PROFIBUS总线；PLC系统通过MODBUS网桥通讯模块（PQ20-T20ZI2）与主装置DCS进行MODBUS通讯。系统网络配置图详见下图1。

图1 系统网络配置图

1.1 控制站的配置

控制站卡件配置，根据统计控制点数：模拟量输入点（AI）小计157点，加20%余量为189点，模拟量输入卡件6ES7 331-7KF02-0AB0为8通道卡件共需配24块卡件；模拟量输出点（AO）小计11点，加20%余量为14点，模拟量输入卡件6ES7 332-5HF00-0AB0为8通道卡件共需配2块卡件；数字量输入点（DI）小计341点，加20%余量为410点，数字量输入卡件6ES7 321-1BL00-0AA0为32通道卡件共需配13块卡件；数字量输出点（DO）小计265点，加20%余量为318点，数字量输入卡件6ES7 322-1BL00-0AA0为32通道卡件共需配10块卡件；卡件数量共计49块，分别配置在主机架及4套ET200站。

1.2 软件配置

工程师站软件配置有1套编程软件STEP7 V5.4（6ES7810-4CC08-0KA5），1 套 SIMATIC S7-GRA PHV5.3（6ES7811-0CC06-0YA5）和 1 套 WINCC6.2完全版（6AV6381-1BP06-2AV0）。

2 母液过滤单元工艺简介

母液过滤单元使用两台过滤器（28-F11A/B），过滤器在一密闭的金属容器内组合多根柱形滤芯，滤芯外罩微米级金属滤网。过滤时进料泵将母液缓冲罐（28-T11）中母液送入过滤器，母液中的液相穿过滤网进入滤芯内部，多根滤芯中心汇总到过滤器滤清液出口，排出至滤清液缓冲罐（28-T14A/B）；滤芯滤网表面形成滤饼，滤饼达到设定厚度（根据过滤时间或滤芯内外侧差压信号判断）时，停止母液进水；利用滤清液及氮气作为动力，将滤饼卸到回收浆料罐（28-T13A/B）内，在PTA母液回收浆料罐内加入一定量的醋酸来稀释滤饼，同时启动PTA母液回收浆料罐搅拌器（28-A12A/B）进行打浆，打浆至合适的浓度，打浆完成后由浆料输送泵（28-P12A/B/C/D）送回到氧化单元，母液过滤详见图2。

图2 母液过滤

3 母液过滤控制方案

母液过滤单元顺序控制，由8个工序85个步骤组成。操作员首先判断有无异常情况，过滤器启动条件是否满足。在操作界面将过滤器程序打自动，按启动按钮，过滤单元程控阀进入自动状态，程序工序1开始运行。

工序1，启动工序：工序1标记置ON，步1打开过滤器放空阀KV28212,阀门开到位，步2循环计数器SV清零，步3工序1标记置OFF、工序2标记置ON程序跳至工序2；

工序2，上行在线工序：步4打开进料阀KV28207,阀门开到位，步5进料调节阀FV28206设定60%开度，过滤器液位大于5%时，步6进料调节阀设定70%开度，步6时大于30 s，步7进料调节阀设定80%开度，过滤器液LT28202位大于80%时，步8打开出料阀KV28214,阀门开到位，步9关闭出料阀KV28212,阀门关到位，工序2标记置OFF、工序3标记置ON，程序跳至工序3；

工序3，过滤工序：步10启动过滤计时器TM601（计时设定4800S），步11 FIC28206串级控制主控LIC28101，过滤滤饼厚度判断（过滤计时器计时时间到或过滤器差压达到设定点），步12进料调节阀打手动，阀门开度设定10%，10 s后，步13进料调节阀全关，步14关闭进料阀KV28207，阀门关到位，步15关闭出料阀KV28214，阀门关到位，工序3标记置OFF、工序4标记置ON，程序跳至工序4；

工序4，反洗工序：步16计时10 s，判断循环计数器是否达到最大，步18没有达到最大循环计数器加1，工序4标记置OFF、工序5标记置ON，程序跳至工序5；步17达到最大循环计数器清零，工序4标记置OFF、工序6标记置ON，程序跳至工序6；

工序5，空壳顺序：工序5标记ON时运行，步20开放空阀KV28212,阀门开到位，缓冲罐液位LT28101低于90%，步21开过滤回流阀KV28209,阀门开到位，过滤器液位低于10%，步22开氮气干燥阀KV28210,阀门开到位，步23关过滤回流阀KV28209, 阀门关到位，过滤器液位低于5%，步24开底部回流阀KV28208，阀门开到位，步25开过滤回流阀KV28209，阀门开到位，干燥时间100 s，步26关底部回流阀KV28208，阀门关到位，关过滤回流阀KV28209，阀门关到位，步27关放空阀KV282 12，阀门关到位，步28开氮气反吹阀KV28211，阀门开到位，步29关氮气干燥阀KV28210,阀门关到位，回收浆料罐液位低于70%，过滤器压力PT28201低于4.75 kPa，PT28201低于4.75 kPa，步30开过滤器卸料阀KV28205阀门开到位，步31卸料计时器开时计时，计时大于20 s时，步32关闭氮气反吹阀KV28211，阀门关到位，计时大于40 s时，步33开水洗阀KV28215，阀门开到位，计时大于120 s，步34关水洗阀KV28215，阀门关到位，计时大于150 s，步35关卸料阀KV28205，阀门关到位，计时大于160 s时，步36停卸料计时器，步37停过滤计时器，步38工序5标记置OFF、工序7标记置ON，程序跳至工序7；工序6满壳工序、工序7等待工序、工序8停车工序不再详述。

4 母液过滤控制方案的实现

母液过滤单元两台过滤器控制方案由编程工具S7 GRAPH生成FB功能块及相对应背景数据块，过滤器28-F11A对应FB22,过滤器28-F11B对应FB23,在组织块OB1中调用FB22和FB23即可实现对应的顺控程序。程序控制设备有：12台开关阀，1台调节阀，2台搅拌器，2台输送泵。程序中也考虑到所控设备出现异常情况的处理（如阀门开关不到位，搅拌器、泵故障等）。

5 结语

母固回收装置母液过滤单元，过滤回收母液中的固体（主要成分为TA、PT酸）能够减少生产过程中产品的流失，又能减少排放废水中的COD值；吸附和离子交换单元能够有效减少母液中有机物含量，有机物回收率最高可达到96%，能够有效降低装置中原料的单耗。S7 300 PLC系统组态过程中仪表自控人员要充分理解工艺，在满足控制要求基础上不断优化设计，提高程控率，设计操作界面简单易懂，能够提高装置运行效率，解放生产力。