论文总字数：17450字

摘 要

环氧丙烷是很重要的化合物原料，其下游产品众多，环氧丙烷生产设备多，过程复杂，控制回路多，实现环氧丙烷生产过程的自动化控制不仅能提高产品的生产效率，还能对原料实现循环利用，进一步降低原料的投入。本文针对40万吨/年双氧水法制环氧丙烷工艺，基于科远DCS设计了自动控制系统，主要内容如下：

（1）生产过程工艺分析。在正确了解整个工艺的原理、特点基础之上，对该工艺的主要反应单元进行特性分析，了解控制要求。

（2）生产过程控制方案的设计与实现。针对工艺中原料进料、塔器、储液罐等对压力，温度，流量等的要求，合理设计自动控制方案。使用NT6000软件，完成控制程序设计。

（3）远程监控系统的设计与实现。采用NT6000进行组态界面的绘制，包括主界面，各个反应单元界面，报警记录，历史数据，实现生产过程中实时监控。

关键词：环氧丙烷生产 自动控制系统设计 DCS 远程监控 可编程控制器

Engineering design of automatic control system for 400 thousand ton / year hydrogen peroxide production process of propylene oxide

abstract

Epoxy propane is important compounds in raw materials, and its downstream products is numerous, epoxy propane production equipment, process complex, control circuit, realize the automation of epoxy propane production process control not only can raise the production efficiency, but also to realize recycling raw materials, further reduce the raw material inputs. In this paper, an automatic control system based on SCIYON DCS was designed for the epoxy propane process by the peroxide water method of 400,000 tons/year. The main content is as follows:

(1) Production process analysis. Based on the correct understanding of the principle and characteristics of the entire process, the main reaction unit of the process is characterized and the control requirements are understood.

(2) Design and implementation of production process control solutions. In order to meet the requirements of pressure, temperature, flow rate, etc. in raw materials, towers, and liquid storage tanks in the process, the automatic control program is designed rationally. Use NT6000 software to complete the control program design.

(3) Design and Implementation of Remote Monitoring System. Use NT6000 to draw the configuration interface, including the main interface, each reaction unit interface, alarm records, historical data, real-time monitoring in the production process.

Key words: Production of propylene oxide ; Design of automatic control system ; DCS;Remote monitoring ; Programmable controller;

目 录

摘 要 I

abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 论文的主要内容以及安排 2

第二章 环氧丙烷生产工艺 4

2.1 反应单元 4

2.2 丙烯分离单元 5

2.3 环氧丙烷分离单元 6

2.4 甲醇分离单元 7

2.5 副产品回收单元 8

第三章 控制方案的设计 9

3.1 典型单元控制方案 9

3.2 单回路控制系统 10

3.3 比值控制系统 11

3.4 分程控制系统 13

3.5 串级控制系统 15

3.6 选择控制系统 17

3.7 安全联锁控制 18

第四章 DCS控制系统实现 19

4.1 集散控制系统 19

4.1.1 概念 19

4.1.2 体系结构 19

4.2 硬件模块 21

4.2.1 硬件模块 21

4.2.2 系统输入输出点数 21

4.3 控制器算法功能模块 22

4.3.1 模拟量输入模块 22

4.3.2 模拟量输出模块 22

4.3.3 模拟量输出模块 22

4.3.4 最大值模块 22

4.3.5 乘法模块 22

4.3.6 两值优选模块 23

4.3.7 PID模块 23

4.4 控制方案逻辑组态 24

4.5 开停车流程 29

第五章 远程监控设计 30

5.1 组态主界面 30

5.2 典型组态界面 31

5.3 实时曲线组态界面 31

5.4 历史曲线组态界面 32

5.5 报警界面 32

第六章 总结和展望 33

6.1 工作总结 33

6.2 进一步的研究 33

参考文献 34

致谢 36

附录 37

第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

环氧丙烷又称为氧化丙烷，化学式为：C3H6O，外文简称为PO，是一种非常重要的化工原料，其下游产品近百种，被广泛用于化工、医药、食品、纺织等行业^[1]。

相对于国外来说，我国环氧丙烷生产起步时产量低、污染大、技术落后，直到2000年环氧丙烷的生产才进入一个快速增长时期。而目前我国采用的生产方法大多是氯醇法，这种方法对设备腐蚀严重，污染大，解决环氧丙烷生产过程中的污染问题，是当前需要攻克的主要难题。

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