一次盐水钙镁离子含量控制与监测系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一次盐水处理工艺领域，尤其涉及一种一次盐水钙镁离子含量控制与监测系统及其控制方法。

背景技术

工业烧碱生产主要设备为离子膜电解槽，使用的主要原料为二次盐水，影响离子膜电解槽使用寿命的主要因素为二次盐水钙镁离子含量，二次盐水的精制分为两个步骤，即一次精制为一次盐水，二次精制为二次盐水。第二步精制工艺采用树脂吸附，运行效果稳定，但树脂吸附能力有限，因此一次盐水钙镁含量的高低直接影响二次盐水钙镁含量。一次盐水精制使用的精制剂为氢氧化钠溶液及碳酸钠溶液，通过与盐水中钙镁离子反应生成氢氧化镁沉淀及碳酸钙沉淀的方法达到去除钙镁离子的目的，生成过程要求碳酸钠及氢氧化钠过量，现阶段行业内采用人工做样分析及手动加入精制剂的方法控制碳酸钠及氢氧化钠过量指标。

现一次盐水精制存在以下问题：1、原料钙镁离子含量变化，人工做样滞后造成精制剂加入量不足，一次盐水钙镁离子含量超标。2、一次盐水过碱、过碳酸钠含量为人工分析，无在线监控。3、手动调节精制剂加入造成操作频繁且精确度差。4、凯膜或陶瓷膜设备损坏，造成钙镁离子含量超标，DCS操作人员无法及时发现。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种一次盐水钙镁离子含量控制与监测系统及其控制方法，采用DCS远程控制程序，实现一次盐水过碱、过碳酸钠指标自动调节和钙镁离子的在线监控。

为实现此技术目的，本发明系统采用如下方案：一次盐水钙镁离子含量控制与监测系统，包括镁离子处理池、钙离子处理池、氢氧化钠储罐、碳酸钠储罐、氢氧化钠分析仪、碳酸钠分析仪、钙镁分析仪、一次盐水槽和DCS计算模块，镁离子处理池与原盐水输送管线连接，氢氧化钠储罐通过氢氧化钠调节阀与镁离子处理池连接，镁离子处理池通过第一出口管线与钙离子处理池连接，第一出口管线上设置有氢氧化钠取样管，氢氧化钠取样管连接有氢氧化钠过滤器，氢氧化钠过滤器与氢氧化钠分析仪连接；碳酸钠储罐通过碳酸钠调节阀与钙离子处理池连接，钙离子处理池通过第二出口管线与一次盐水槽连接，第二出口管线上设置有碳酸钠取样管，碳酸钠取样管连接有碳酸钠过滤器，碳酸钠过滤器与碳酸钠分析仪连接；一次盐水槽上设置有钙镁取样管，钙镁取样管与钙镁分析仪连接；钙镁取样管上设置有电磁开关，电磁开关与PLC控制器连接，PLC控制器与DCS计算模块连接；氢氧化钠调节阀、碳酸钠调节阀、氢氧化钠分析仪、碳酸钠分析仪和钙镁分析仪分别与DCS计算模块连接。

与现有技术相比，本发明系统的有益效果在于：本发明通过在精制过滤后的一次精盐水运输管道上增设氢氧化钠分析仪和碳酸钠分析仪，DCS计算模块通过测定的氢氧化钠和碳酸钠含量计算修正氢氧化钠和碳酸钠溶液加入系数，降低一次盐水中钙镁离子含量；采用PLC自动取样方式进行钙镁含量测定，当钙镁含量异常升高后实现逐一排查取样分析，及时排查问题部位。

本发明系统的优选方案为：

氢氧化钠过滤器和碳酸钠过滤器采用同一结构的过滤器，过滤器分别连接有进液管、排渣管、清液出口管和溢流管，进液管与氢氧化钠取样管或碳酸钠取样管连接，排渣管设置在过滤器的底部，清液出口管与氢氧化钠分析仪或碳酸钠分析仪连接，溢流管与第一出口管线或第二出口管线连接。

过滤器为陶瓷膜过滤器或凯膜过滤器。

还包括粗盐水池，粗盐水池通过进料调节阀与镁离子处理池连接，进料调节阀与DCS计算模块连接。

为实现此技术目的，本发明方法采用如下方案：一次盐水钙镁离子含量的控制方法，按如下步骤进行：

步骤一、通过氢氧化钠取样管实时取第一出口管线的样品，将样品过滤后送至氢氧化钠分析仪进行含量测定，测定结果发送至DCS计算模块，DCS计算模块根据测定的氢氧化钠含量调节氢氧化钠调节阀开度，控制一次盐水中镁离子的含量；

步骤二、通过碳酸钠取样管实时取第二出口管线的样品，将样品过滤后送至碳酸钠分析仪进行含量测定，测定结果发送至DCS计算模块，DCS计算模块根据测定的碳酸钠含量调节碳酸钠调节阀的开度，从而控制一次盐水中钙镁离子含量达到标准指标。

与现有技术相比，本发明方法的有益效果在于：本发明提供的控制方法通过精制过程中实时检测氢氧化钠和碳酸钠含量，及时调整调节阀的开度实现一次盐水中钙镁含量的控制。

进一步的，还包括步骤三、通过钙镁取样管取出一次盐水样品送至钙镁分析仪进行钙镁含量测定，数据发送至DCS计算模块，DCS计算模块检测钙镁离子含量是否在标准范围内：当钙镁离子含量超标时，DCS计算模块调节氢氧化钠调节阀和/或碳酸钠调节阀的开度。及时修正氢氧化钠和/或碳酸钠的加入系数，保证一次盐水中钙镁含量符合标准。

进一步的，DCS计算模块实时监测氢氧化钠调节阀和/或碳酸钠调节阀开度是否最大：当氢氧化钠调节阀和/或碳酸钠调节阀开度最大后，钙镁含量依然超标时，DCS计算模块调节进料调节阀的开度，调整粗盐水的给入流量，从而控制钙镁离子含量。当原料中钙镁含量出现大幅变化超过系统处理能力时，调节进料阀开度，减小粗盐水输送流量，从而保证系统处理后的一次盐水钙镁含量达标。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一次盐水钙镁离子含量控制与监测系统的逻辑框图；

图2为本发明实施例提供的一次盐水钙镁离子含量控制与监测系统的电气连接图；

图3为本发明实施例提供的过滤器的管道连接图；

图中标记为：1、过滤器；2、氢氧化钠分析仪；3、碳酸钠分析仪；4、DCS计算模块；5、氢氧化钠调节阀；6、碳酸钠调节阀；7、钙镁分析仪；8、PLC控制器；9、溢流管；10、清液出口管；11、排渣管；12、进液管。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。

请参阅图1和图2，本发明操作方法使用的一次盐水钙镁离子含量控制与监测系统由镁离子处理池、氢氧化钠储罐、碳酸钠储罐、过滤器1、调节阀、钙离子处理池、钙镁分析仪7、一次盐水槽和DCS计算模块4等组成。粗盐水由粗盐水池输送至镁离子处理池，输送管道上设置有进料调节阀。氢氧化钠储罐通过管线与镁离子处理池连接，该管线上设置有氢氧化钠调节阀5。镁离子处理池通过第一出口管线与钙离子处理池连接，第一出口管线上设置有氢氧化钠取样管，氢氧化钠取样管的出口与氢氧化钠过滤器连接，氢氧化钠过滤器的出口与氢氧化钠分析仪2连接。碳酸钠储罐通过管线与钙离子处理池连接，该管线上设置有碳酸钠调节阀6。钙离子处理池通过第二出口管线与一次盐水槽连接，第二出口管线上设置有碳酸钠取样管，碳酸钠取样管的出口与碳酸钠过滤器连接，碳酸钠过滤器与碳酸钠分析仪3连接。生产车间内设置有多个一次盐水槽，每个一次盐水槽上分别设置有钙镁取样管，多个钙镁取样管与一台钙镁分析仪7连接；钙镁取样管上安装有电磁开关，多个电磁开关与一台PLC控制器8连接，PLC控制器8与DCS计算模块4连接。

进料调节阀、氢氧化钠调节阀5、氢氧化钠分析仪2、碳酸钠调节阀6、碳酸钠分析仪3和钙镁分析仪7分别与DCS计算模块4连接。其中，氢氧化钠分析仪2、碳酸钠分析仪3和钙镁分析仪7向DCS计算模块4发送数据，DCS计算模块4进行数据处理，DCS计算模块4根据数据处理结果发送命令至氢氧化钠调节阀5和/或碳酸钠调节阀6调节加入量。通过氢氧化钠分析仪2和/或碳酸钠分析仪3实时采集氢氧化钠或碳酸钠精制后的液体中氢氧化钠或碳酸钠含量，并将数据发送至DCS计算模块4进行处理，DCS计算模块4将数据处理后反馈命令至氢氧化钠调节阀5和碳酸钠调节阀6调节对应精制剂的加入量。

当钙镁含量异常升高时，通过DCS计算模块4发送命令至PLC控制器8，PLC控制器8自动开启其中一个钙镁取样管并关闭剩余其他钙镁取样管，进行单条生产线逐一排查，及时发现问题生产线。

请参阅图3，氢氧化钠过滤器和碳酸钠过滤器采用相同结构的过滤器1。过滤器1设置有进液管12、排渣管11、清液出口管10和溢流管9，进液管12和清液出口管10分别设置在过滤器1的上部，进液管12与取样管连接，清液出口管10与氢氧化钠分析仪2或碳酸钠分析仪3连接。排渣管11设置在过滤器1的底部，用于排放滤渣。溢流管9设置在清液出口管10的上方，溢流管9与第一出口管线或第二出口管线连接，实现样品与出口管线内液体的循环，实时检测样品。

将粗盐水输送至镁离子处理池中，在镁离子处理池中加入氢氧化钠精制剂去除粗盐水中的镁离子；将除镁后的粗盐水输送至钙离子处理池中，在钙离子处理池中加入碳酸钠精制剂去除粗盐水中的钙离子，得到一次盐水。

除镁后的粗盐水在输送过程中通过氢氧化钠取样管进行取样，样品经氢氧化钠过滤器过滤后进入氢氧化钠分析仪2进行含量测定，并将数据结果发送至DCS计算模块4进行处理。

除钙后的一次盐水输送至一次盐水槽，在输送过程中通过碳酸钠取样管进行取样，样品经碳酸钠过滤器过滤后进入碳酸钠分析仪3进行含量测定，并将数据结果发送至DCS计算模块4进行处理。

一次盐水槽中一次盐水通过钙镁取样管取样，样品进入钙镁分析仪7进行钙镁含量测定，并将数据发送至DCS计算模块4进行处理。

一次盐水钙镁离子含量的控制方法，按如下步骤进行：

步骤一、通过氢氧化钠分析仪2测定除镁后盐水中氢氧化钠含量，DCS计算模块4根据数据结果调节氢氧化钠调节阀5的开度，保证一次盐水中镁离子含量达标。

步骤二、通过碳酸钠分析仪3测定除钙后盐水中碳酸钠含量，DCS计算模块4根据数据结果调节碳酸钠调节阀6的开度，保证一次盐水中钙离子含量达标。

步骤三、通过钙镁分析仪7测定一次盐水中钙镁含量，DCS计算模块4对比钙镁数据结果是否在指标范围内：当钙镁含量超出指标范围时，DCS计算模块4修正氢氧化钠加入系数和/碳酸钠加入系数，并调节氢氧化钠调节阀5和/或碳酸钠调节阀6的开度，保证一次盐水中钙镁含量达标。

步骤四、DCS计算模块4检测氢氧化钠调节阀5和/或碳酸钠调节阀6的开度是否最大，当钙镁含量超标并且氢氧化钠调节阀5和/或碳酸钠调节阀6开度最大时，DCS计算模块4调节进料调节阀的开度，进而减小粗盐水的进入流量，保证一次盐水中钙镁离子达标。

此外，根据钙镁含量变化趋势，当调节范围超过程序处理范围时，人工调控原料比例，并通过DCS计算模块4修正氢氧化钠、碳酸钠加入系数及氢氧化钠、碳酸钠指标控制值。其优势在于，过氢氧化钠指标控制值由0.3~0.5g/L降低至0.3~0.45g/L，过碳酸钠指标由0.3~0.6g/L降低至0.3~0.45g/L。

通过本发明提供的系统及控制方法将一次盐水中钙、镁指标由2.8ppm下降至1.2ppm，提高了产品的质量。实现一次盐水过碱、过碳酸钠指标自动调节，钙镁离子在线监控。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的优选实施例，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。