劉培軍，張延平（青島海晶化工集團(tuán)有限公司，山東 青島 266061）

CPE生產(chǎn)過(guò)程控制方案的優(yōu)化

劉培軍，張延平
（青島海晶化工集團(tuán)有限公司，山東 青島 266061）

介紹CPE生產(chǎn)流程及其控制方式，提高生產(chǎn)效率，增加系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

串級(jí)+分程控制；順序控制

1　項(xiàng)目概述

青島海晶化工集團(tuán)有限公司2.4萬(wàn)t/a氯化聚乙烯（簡(jiǎn)稱CPE）。生產(chǎn)裝置，原裝置生產(chǎn)過(guò)程主要靠手動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)，DCS只起到數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的功能，由于控制方案不成熟，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程溫度控制極其不穩(wěn)定，同時(shí)缺少完善的聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)，導(dǎo)致生產(chǎn)裝置效率不高。經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累決定對(duì)控制方案進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到提高效率的目的。

2　工藝流程簡(jiǎn)介

該裝置采用水相懸浮氯化法生產(chǎn)CPE，首先按配方要求向預(yù)混罐中加入PE、水、表面活性劑、分散劑等助劑和原料，經(jīng)過(guò)在預(yù)混罐中充分混合后，形成具有一定濃度的預(yù)混漿料，然后通過(guò)輸料泵將其輸送至反應(yīng)釜，并添加定量助劑。在對(duì)反應(yīng)釜升溫達(dá)到設(shè)定的溫度時(shí)，從反應(yīng)釜底部通入氯氣，通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥控制其流量按照配方設(shè)定的數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)，當(dāng)反應(yīng)釜溫度達(dá)到設(shè)定溫度后再次加入定量助劑，氯氣通入量達(dá)到配方設(shè)定值時(shí)關(guān)閉自控閥停止通入氯氣。當(dāng)反應(yīng)釜降溫后，把反應(yīng)漿料放至清洗罐洗酸，然后送入中和罐，再次經(jīng)過(guò)洗酸后加入一定量的堿進(jìn)行升溫中和，并加入水進(jìn)行洗鹽，合格后的漿料經(jīng)送入離心機(jī)，分離掉大部分水之后的物料在混合器內(nèi)與添加劑混合，由絞籠進(jìn)入氣流干燥塔，之后再進(jìn)入流化床干燥器進(jìn)行干燥。物料達(dá)到設(shè)定溫度后，經(jīng)輸料風(fēng)機(jī)輸送至混料倉(cāng)，并按配方將所需添加劑與物料進(jìn)行充分混合，混料合格后進(jìn)入下一道工序分離包裝。CPE工藝流程框圖見(jiàn)圖1。

3　主要生產(chǎn)控制過(guò)程

（1）上料單元。將袋裝粉狀原料倒入上料容器中，靠上料引風(fēng)機(jī)將原料吸入到除塵器，在除塵器中實(shí)現(xiàn)物料與空氣的分離，物料靠重力落入料倉(cāng)，料倉(cāng)設(shè)有高位檢測(cè)料位計(jì)，當(dāng)達(dá)到料位高度后自動(dòng)停止上料風(fēng)機(jī)。

（2）稱重單元。稱重罐安裝稱重系統(tǒng)，料倉(cāng)中的物料靠下料電機(jī)控制物料流量，將物料加入到稱重罐中，當(dāng)加入量達(dá)到配方重量后自動(dòng)停止下料電機(jī)。

（3）預(yù)混單元。根據(jù)配方設(shè)定量，先由加料水泵自動(dòng)往預(yù)混罐中加入一定量的水，再由稱重單元自動(dòng)往預(yù)混罐加入一定重量的PE，最后兩者進(jìn)行攪拌混合。

圖1　CPE流程圖

（4）進(jìn)料反應(yīng)單元。混合后的漿料靠進(jìn)料泵輸送到反應(yīng)釜中，同時(shí)加入添加劑。該控制程序分為全自動(dòng)和半自動(dòng)過(guò)程，全自動(dòng)過(guò)程：操作人員只需選擇加料的釜號(hào)，然后啟動(dòng)程序即可，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行每一步加料。半自動(dòng)過(guò)程：操作人員打開(kāi)每一種加料畫面，并選擇加料的釜號(hào)啟動(dòng)加料程序。此外在全自動(dòng)程序因個(gè)別條件不滿足而無(wú)法進(jìn)行時(shí)，可選擇半自動(dòng)程序分別加入。加料過(guò)程中操作人員可根據(jù)系統(tǒng)提示在DCS上啟動(dòng)相應(yīng)的加料泵，加料結(jié)束泵將自動(dòng)停止，若遇緊急情況操作人員也可手動(dòng)停泵。加料結(jié)束后開(kāi)始利用蒸汽給反應(yīng)釜升溫，當(dāng)溫度升到配方設(shè)定值后開(kāi)始進(jìn)入氯化反應(yīng)控制階段，在自動(dòng)控制狀態(tài)下連續(xù)進(jìn)行四段反應(yīng)，直到反應(yīng)結(jié)束。

4　氯化反應(yīng)控制方案

（1）整個(gè)氯化反應(yīng)過(guò)程分為4個(gè)反應(yīng)段，每段由配方設(shè)定相應(yīng)的起止溫度、通氯量及通氯流量，由通氯量和通氯流量計(jì)算出時(shí)間t，通過(guò)調(diào)節(jié)熱水和蒸汽的流量控制反應(yīng)溫度，使反應(yīng)溫度在時(shí)間段t內(nèi)從起始溫度平緩升到終止溫度，通氯過(guò)程和升溫過(guò)程同時(shí)進(jìn)行。

（2）反應(yīng)釜的反應(yīng)過(guò)程要求釜內(nèi)溫度與程序設(shè)定值盡量保持一致，溫差控制在要求范圍內(nèi)（操作法規(guī)定為±2℃），針對(duì)此項(xiàng)要求，控制系統(tǒng)對(duì)釜溫控制設(shè)計(jì)了串級(jí)+分程的控制方式。在顯示方面，設(shè)計(jì)了2個(gè)釜溫檢測(cè)點(diǎn)，以2個(gè)溫度計(jì)指示中的較高溫度為控制點(diǎn)（2個(gè)溫度計(jì)互相備用，防止1溫度計(jì)突然損壞后使氯化釜溫度失控）；反應(yīng)釜溫控為主環(huán)控制，夾套溫控為副環(huán)，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)釜夾套的蒸汽和熱水自控閥的閥門開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)夾套溫度，從而控制反應(yīng)釜的反應(yīng)溫度，對(duì)蒸汽和熱水的控制采用分程的方式，如圖2。

（3）為了適應(yīng)夏季循環(huán)水溫度較高對(duì)控制的影響，根據(jù)當(dāng)前控制效果，恒溫聚合階段控制仍然采用原控制方案，在聚合反應(yīng)初期采用先進(jìn)控制方案。控制方案如圖3。圖中部分方框?yàn)樵刂品桨福略隹刂品桨覆糠滞ㄟ^(guò)SW1開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)投切。

圖2　反應(yīng)釜溫度控制圖

圖3　優(yōu)化控制原理圖

在投運(yùn)過(guò)程中根據(jù)裝置的特點(diǎn)對(duì)PFC中部分參數(shù)采用固化方式，根據(jù)每個(gè)反應(yīng)釜的傳熱效果不同，可對(duì)其中部分參數(shù)TM、TD、PSTEP、TS、VHLIM、VLLIM適時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使每個(gè)反應(yīng)釜達(dá)到最佳效果。

5　聯(lián)鎖保護(hù)

為保證安全生產(chǎn)，對(duì)每臺(tái)反應(yīng)釜都增設(shè)緊急停車聯(lián)鎖，當(dāng)聯(lián)鎖條件滿足時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉蒸汽調(diào)節(jié)閥、熱水調(diào)節(jié)閥、氯氣切斷閥和氯氣流量調(diào)節(jié)閥，防止發(fā)生氯氣泄漏等危險(xiǎn)情況。具體聯(lián)鎖條件如下。

（1）2個(gè)溫度計(jì)同時(shí)≤0；

（2）反應(yīng)釜壓力在5 s內(nèi)降低1 Bar以上；

（3）停止運(yùn)轉(zhuǎn)；

（4）夾套泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)；

（5）人工按停車按鈕。

6　結(jié)論

（1）裝置控制方案改進(jìn)以來(lái)，生產(chǎn)過(guò)程控制更加穩(wěn)定可靠，各項(xiàng)工藝指標(biāo)均得到有效改善。

（2）通過(guò)完善聯(lián)鎖保護(hù)，使裝置系統(tǒng)運(yùn)行更加安全，避免氯氣泄漏；同時(shí)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行起到了很好的保護(hù)作用，利于延長(zhǎng)設(shè)備壽命。

（3）由于自動(dòng)化控制水平的提高，使得操作更加簡(jiǎn)單方便，為企業(yè)降低了人力成本，提高了生產(chǎn)效率，為公司贏得了經(jīng)濟(jì)效益。

Optimization of automation control in the CPE production process

LIU Pei-jun ZHANG Yan-ping
（Qingdao Hygain Chemical Co.，Ltd.，Qingdao 266061，China）

Introduce the production flow and control mode，raise the rate of production，increase operation stability of the system.

cascade+split range control；sequential control

TQ325.1+2

B

1009-1785（2016）06-0028-02

2016-05-05