悬浮法70m^3釜聚氯乙烯生产DCS控制系统设计及全自动批量控制

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第 1期 1

中国氯碱C ia C l r h n h o—Alai kl

No 1 .1

20 0 4年 1 1月

No ., 0 4 v 20

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悬浮法 7 3 0I釜聚氯乙烯生产 D S n C控制系统设计及全自动批量控制申屠久洪，赖景宇

(浙江中控技术股份有限公司，浙江杭州 3 0 5 ) 10 3

摘

要：述了悬浮法 7 ,叙 Om聚合釜批量生产聚氯乙烯的主要特点及对批量控制系统的要求。

介绍了采用的 E S 0控制系统的组成。细分析了批量过程控制策略及实施方法。 C一1 0详关键词：悬浮法；氯乙烯；量控制；配方管理； C一10制系统聚批 ES 0控

DCS o t o y t m e i n o l vn l c l rd r d c o y c n r l s se d sg f poy i y h o i e p o u t n b i

7 m3p l m e ie n s s e so r c s n u o 0 oy rz r i u p n i n p o e sa d a t ma c ltc n r l i t o o t oS E U Ju— h n; L lJ一 H N T i og A ●

(hj n hnk n eh o g o, t. H nzo 10 3 hn ) Z e agZ o gog cnl yC .Ld, aghu30 5,C i i T o aAb ta t M an c a a tr tc fp lvn lc lrd uk p o u t n wi 0 m3p lme ie y S S sr c: i h r ce i is o oy i y hoi e b l rd ci t 7 oy rz rb U s o h p n in p o e s a d b th c n rls se rq i n e e i u t td EC一 1 0 c n rls se c mp s- e so r c s. n ac o to yt m e u r me tw r l sr e . l a S 0 o t y tm o o i o

t n wa n rd c d i s it u e .B th p o e sc nr lc u tr a u e n p lc t n meh d w r n ls d o o ac rc s o to o neme s rsa d a p iai t o e ea aye . oKe r s s s e so rc s; P y wo d: u p n in p o e s VC; ac o to; fr ua ma a e n;

c nr lc u tr e u e; b t h c nrl o l n g me t o to o ne m m a rs s EC -1 0 c nr ls s m S— 0 o to y t e

1 7, 0I聚合釜 P C生产工艺过程 n V国内 P C生产企业在引进国外先进生产技术 V

了一个新台阶，先后研制成功 3 4 4 0m、 0m、 8m

和 7 ,浮法生产装置和 5 体法生产装 0m悬 8m本置。

的同时，开始消化、吸收、创新的国产化工作，通过十

几年的技术攻关、创新，技术取得了较大的成绩，使我国悬浮法 P C的生产技术和产品质量水平迈上 V节水 2万~ 5 ta全年共可节水 7万~ 0 t 5 3万/。 O 8万，

使用 7 0m聚合釜生产工艺的批量循环过程如图1所示。

目前在氧化废水的治理中，要经过几遍洗涤，每遍间不能严格区分，造成用水量较大，并且不能全部回收利用；在缩合废水治理中，后几遍洗涤水经过一个大的循环，水质变化大，用于洗涤联二脲对产品质

节约开支 7 8万余元。() 4每年可减少排放 7 O万~ O万 t减少排污 8,费用。

( )性水回收可带来经济效益 2 0万~ 5酸 03 0万元。每生产 1t D 0 C理论上可生成 3%的 A 0

量有影响。如用带滤机代替目前使用的过滤槽，可实现连续洗涤、连续出料，并且后面滤带的洗涤水用于前面的物料，作到闭路循环，节约大量的洗涤水，减少排放量。同时可全部回收氧化液中的盐酸，增加缩合

盐酸 2t全年可回收盐酸 15万~ .,, 3 0万 t因冷却。回收联二脲每月可得到 1万~ 0t再氧化成 A C 5 2, D发泡剂，全年可得效益 10万一 0万元。 6 20

母液中联二脲的回收量，降低洗涤水量，废大量减少水装置的负荷，减少处理量和处理成本，“以使三废”治理装置能发挥最佳效果，取得更好的经济效益。收疆日期：0 4—0 20 6—1 4

() 6同时可带来较好的社会效益，对环境不造成污染，稳定社会秩序。

5存在的问题及发展方向

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20 0 4年第 l期 1

田 1聚合批量循环过程

根据不同牌号树脂的不同配方向经抽真空并已进行防粘釜涂壁的密闭聚

合釜内依次加入缓冲剂、 脱盐水、回收的和新鲜的氯乙烯 (以下称 V M)分 C、散剂和引发剂，聚合反应随之开始。通过调节釜内冷却挡板及夹套的冷却水量维持反应温度。随着反应

等小单元。它们中有的是批量生产，有的则是连续运行。量生产的单元处于待用状态时，中的某些部批其分要连续运行，或要求离散控制，或要求常规调节。一

个工艺环节往往需要若干个单元同步协调才能完

成，重相关的生产过程。以一个单元的故障将为严所引起另一个单元，甚至多个单元故障。 ()V 6 P C批量自动控制要求带有配方数据的总工艺规程程序指挥批量循环并调度各大单元之间工

的进行，内料位逐渐下降，釜在反应过程中根据计算值不断地从釜顶注入脱盐水以维持相对恒定的料位。当反应达到预定的转化率时，内注入终止剂向釜以终止反应。在将 P C浆料排至混料槽的同时， V未聚合的 V M大部分在聚合的下游系统回收，下一 C供

作，大单元要监控与协调所属小单元运行，小单元综合逻辑控制及离散控制和常规调节，挥所属的各指

次批量循环使用。 P C浆料经汽提后送干燥装 V置。

自控设备控制工艺参数。制系统应具有单元发生控故障时自动处理和联锁控制的能力一驱动本单元及相关单元的各设备处于安全位置。

2 7 3 Om聚合釜生产装置对控制系统的要求采用集散控制系统 ( C )聚合生产全过程进 D S对行全自动批量控制，对该系统有如下要求。( )制系统具有柔性，够生产多种牌号 1控能 P C产品，种牌号的配方由 5个数据和工艺 V每 0多

3 7 0m聚合釜 P C生产装置 E S 10 V C一 0控制系统的构成针对 2台 7 3合釜 ( 0m聚年产 4万 tP C生产 )V装置采用 E S 0 C一10控制系统。Wef l C一10系统由工程师站、 be E S 0 i d配方站、

生产参数组成，尽相同。且不聚合生产的全过程按配方规定的内容进行。 () 2自动协调公用系统的使用，自动调度多台聚合釜的批量循环过程。( )自动密闭式高精度加料， C 3全 V M及脱盐水同时加入釜内，并根据不同牌号产品的聚合反应初

操作站、制站、电器和过程控制网络组成。

控继 3 1配置特点 .根据 7 l悬浮法 P C聚合反应釜工艺对系 0n V

统的要求，到系统负荷分配、考虑系统扩展的方便性以及软件编制的简化等因素， D S的硬件配置上在 C作如下考虑：配置 3个现场控制站，个工程师站， 1 1 个配方站，个操作员站 (员站的台数可根据实 4操作际需要进行配置 )。

始温度要求，综合各种助剂的热平衡，出脱盐水计算温度控制系统的给定值，料完成时的釜温接近使加于聚合反应设定温度。这样既可省去升温过程，还可克服在大偏差工况下对反应初期釜温难以控制平稳的弊病。 () 4聚合釜出料与未聚合 V M回收同步进行。 C

现场控制站数量的配置主要根据生产工艺程序

的关联对每个控制站的处理能力、控制程序的功能进行分配，包括：( )种配料和进料系统控制程序由 1控制 1各个器完成，配置 1个控制站。

() 5整个生产装置由 6大单元组成，大单元个各相对独立，且又有复杂的联系。批量控制层次中，聚

合单元为主动单元，其余均为从动单元，服务于它。 每个大单元分别由若干个小单元组成。例如，助剂配制与加料单元包括缓冲剂、分散剂、引发剂、止剂终

() 2出料及公用系统等控制程序由 1个控制器完成，配置 1控制站。个() 3 2台聚合釜控制程序由 1个控制器完成，配

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申屠久洪，悬浮法 7 等： 0m釜聚氯乙烯生产 D S C控制系统设计及全自动批量控制制策略能随产品而变。

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置 1个控制站。

这样根据生产工艺关联性进行控制程序功能的划分和分配的优点在于：当增加聚合釜时，系统扩展方便，控制站软件程序进行重新编制非常方便，且减少了各控制站间的大量数据重复调用，使每个控制站的运行负荷较低，功能明确，系统的运行效率高。3 2各部分功能说明 .

() 2批量过程是分级、流结构，并在任一瞬间，相同的或完全不相同的物料，序地或并行地流过设顺备单元。就要求控制系统具有控制多种物料流分这配和协调生产的功能，够顺序地、效地自动开能有车、停车。 () 3由于批量生产的全过程都处于过渡阶段，而

工程师站的配置是用于系统

的组态和软件编制，由工程人员应用。工程师站内装有系统组态平台

且大多数生产过程是严重相关的，逻辑程序、联锁保护相当复杂。操作员必须及时了解生产进行到哪一个阶段及当前状态，以便采取必要的人工干预。通过人工干预来处理可恢复的故障，采取相应措施使生产安全地继续下去，对不可恢复的故障采取紧急处理。以，所控制系统具有性能良好的、简单易掌握的人机界面是批量控制成败的关键。 因为聚合生产工艺相当复杂，对批量控制要求很高，C D S采用了多项先进控制技术，计了符合设￥ 80标准的批量控制层次及批量控制逻辑程序。 8. 1D S的批量控制层次如图 2 C。

和系统维护工具。通过系统组态平台生成适合于生产工艺要求的应用系统，体功能包括：具系统生成、 数据库结构定义、制策略组态、量控制组态、控批流程图画面组态、报表组态等。系统维护工具软件实现过程控制网络调试、故障诊断、号调校等。信配方站的配置主要进行生产树脂牌号的选择和调配，由生产管理人员应用。 操作员站的配置主要是对生产过程进行监控，

由操作人员应用。操作站提供友好的用户界面，实现生产过程信息的集中显示、中操作、中管理和故集集障诊断。

批量控制逻辑程序中包含以下模块。 () 1初始模块：当准备启动一次批量过程时，用于操作员调入要生产的 P C牌号之配方数据及工 V

控制站实现与现场自控设备的信息交互，完成整个批量过程的实时监控。过程控制网络实现工程师站、作站、操配方站、 控制站的连接，完成信息、控制命令等传输。重化双冗余设计确保信息传输安全、高速。

艺参数。 ( )制模块：过一系列 S C顺控逻辑去控 2控通 F制、动各自控设备，聚合釜中的原料变成产品。驱使

4全自动批量过程控制按以上要求配置 E S一10控制系统能实现全 C 0自动等温进料、聚合反应温控、注水、出料、喷淋、压缩冷凝回收、汽提、釜及配方管理的全过程自动控涂制。

模块带有操作员接口，及时地向操作员报告当以便前的生产阶段和状态，对有关事件进行应答与确认；对批量生产过程使用“持 (保暂停 )、继续”

“”“、停止”“、取消”“、故障处理”重试”常用的人工干和“等预方法。 一

()工干预模块： 3人与控制模块相连，支持操作员对批量生产过程实施上述人工干预。 ()障/差处理模块：理可能出现的各种 4故误处故障，驱动各有关的自控设备处于安全位置。 ()束模块：各自控设备恢复到初始状态， 5结把 使之能继续下一次批量过程，打印出批量报表。并 在批量控制层次的管理和批量控制逻辑程序的控制下，操作员起动带有 P C产品配方数据和工艺 V

P C聚合生产具有批量过程的预处理、料、 V加 反应、出料和回收等典型的操作阶段。与连续过程不同，它是生产阶段在时间域上分布，而不只是生产流程的空间上分布。因此，批量控制不可能象连续控制那样可以用 1个数学式来表达，常用的 PD控制。如 I

批量控制是一组操作条件为时间函数或逻辑运算结果的不连续控制，I制、序控制只是其中的组 PD控顺成部分，特别是资源共享的分级、流系统，并多项任务的协调和控制更是错综复杂。以，所批量控制系统应具有以下控制功能。

生产参数的总工艺规程程序 (R C D R )由 PO E U E, P O E U E自动指挥 P C生产批量循环， RCDR V确定要制造的产品牌号及配方数据，调度各大单元工艺规程程序 ( N T P O E U E监控和协调所属小单 U I R C D R )元的自动操作程序 ( P R,O )行。 P R— O E A'N运 I I O E A TO I N由阶段 (H S ) P A E组成，H S P A E按标准的批量控制逻辑程序去控制阀门、电机、和其他自控设备泵

() 1批量过程的设备单元一般都设计成可以用来生产不同牌号的一种产品或生产多种产品。常经改变产品的牌号和工艺条件是批量生产的方式。这就要求控制系统具有柔性，能适应工艺的变化，其控

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中国氯碱B T H C C E批量循环 AC Y LP OC DU R E RE—— —— U I R ED RE——◆ NT P OC U—— O E AT O P R IN

2 0年第 1期 04 1

总工艺规程程序▲ F R￣ A ._一 O MJ S一— L卜公式

单元工艺规程程序

自

动操作程序

G A ED T P O U TP R M T R R D A E+ R D C A A E S E产品配方工艺生产参数

1 LUNI M 0DUL T E

B T H O T OL OG C——◆ P AS——— SFC A C C N R L I H E

批量控制逻辑

阶段

顺控图

/.DI CRETE CONT S ROL M0DULE

/

▲

LOGI CONTROL C M0DUL E

REGUL T 0RY C0N I R0L

离散控制模块

逻辑控制模块

M0 U E D L常规控制模块

T数据采集

1 T L

JT r

控制信号输出

图 2 D S批量控制层次图 C

并监控各类工艺参数，受操作员的应答与确认及接人工干预操作。同时，激活各控制模块，它们相互配用，支持联锁、运算、号选择、户自定义的其他控信用制作用，对输入输出信号进行数值运算，数据处理， I O处理，殊控制算法后输出到控制回路或离散/特控制设备模块。单元发生故障时， U I R C .由 N TP O ED R U E协调， O E A I N共同对该单元自处理与 P R TO

5结束语 以上针对 7 P C生产装置的计算机控 0m釜 V制系统设计方案和控制方案是在实现 3] Om聚合釜从密闭进料、温控、注水、出料、喷淋、回收、汽提、涂釜及配方管理的全自动批量过程控制的基础上，消化吸收了引进的国外系统 (R V X系统 ) V POO P C生产装置的控制技术和控制方案形成的，相信能在实际生产中取得很好的应用，达到优化生产工艺，并减少辅助工时，短生产周期，缩提高 P C产量， V精确的配料， C充分回收，高生产的安全性等效果。 VM提收疆日期：0 4—0 20 8—0 6

和联锁控制，确保安全生产。使整个聚合生产过程始终处于有效的可控状态：能进入、可退出；能运行、可

停止；能暂停、可继续；能重试、可取消；能故障处理、

可返回初始化，实现了聚合过程的批量控制。(上接第 2 7页)加大流量计控制亚硫酸钠加入量。4 6废氯气管线改造 .

通过技术改造，彻底改变了氯碱厂淡盐水脱氯

系统经常出现故障的局面，氯效果非常好，持电脱保解

返回淡盐水的游离氯为零。其余各项控制指标均达到了设计参数值，甚至优于设计指标，保证了盐水质量，稳定了盐水系统及电解系统的运行，从而为氯碱厂的稳定运行创造了有利条件。收稿日期：04—1 0 20 0— 8

对废氯气管线重新测量水平线，调整其高度，确保管线由脱氯塔出口到吸收塔人口向下倾斜，使管道内的冷凝水顺管道流出，不致堵塞管道。同时将废

氯气管的最终出口(吸收塔出口)管线接到废氯气吸收塔风机人口，脱氯塔内保持微负压。使

5改造效果

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/v5v1.html