间歇聚丙烯生产的智能控制介绍
- 格式:docx
- 大小:112.06 KB
- 文档页数:4
聚合物及其相关产品智能控制系统的工作特点描述《聚合物及其相关产品智能控制系统的工作特点描述》篇一嘿,大家好啊!今天咱就来唠唠这个聚合物及其相关产品智能控制系统的工作特点。
这玩意儿听着就挺高大上的,实际上呢,也是真的很厉害。
首先啊,这个智能控制系统就像一个超级严格又超级聪明的大管家。
你想啊,聚合物相关产品的生产过程那可是相当复杂的,就好比是一场超级大型的交响乐演奏,每个环节都得严丝合缝。
这个控制系统呢,它就可以精确地控制各种参数。
比如说温度,在聚合物的合成过程中,温度那可是个关键因素,就像炒菜放盐一样,多一点少一点都不行。
智能控制系统能把温度控制得死死的,可能误差就那么零点几度,这简直比我自己控制自己吃零食的量还精准呢。
我给你们讲个事儿啊,我之前参观过一个生产聚合物塑料制品的工厂。
那里面的机器轰隆隆地响着,感觉就像一群巨兽在咆哮。
以前啊,都是工人师傅们凭经验来操作,虽然他们也很厉害,但是毕竟人不是机器嘛,总会有一些小失误。
自从装上了这个智能控制系统,那可就不一样了。
我看到一个大大的显示屏,上面各种数据闪来闪去的,就像科幻电影里的场景一样。
这个系统就可以根据产品的不同要求,自动调整生产的速度、压力这些参数。
而且啊,这个系统还有一个超牛的特点,就是它的预测能力。
这就好比是一个会算命的大仙儿,不过它算的是机器啥时候可能会出故障。
它可以通过分析各种数据,什么设备的运行时间啦,温度的波动啦,然后提前告诉你,哪个零件可能要不行了,就赶紧换吧。
这可太有用了,要知道如果机器突然坏了,那生产就得停啊,就像火车正跑着呢突然没铁轨了,损失可就大了。
不过呢,这个智能控制系统也不是十全十美的。
有时候它可能会太“死板”了。
我听说有一次啊,因为输入的产品规格有点小问题,它就按照错误的规格一直生产,直到工人师傅发现了才停下来。
这就好像是一个只知道按照菜谱做菜的厨师,哪怕菜谱错了也照做不误。
但是总体来说,它的优点那是远远大于缺点的。
SIMOCODE pro智能控制器在大庆炼化公司聚丙烯二期项目中的应用【摘要】本文介绍了智能控制器siemens simocode pro 基本原理以及在大庆炼化公司聚丙烯二期项目中的应用情况,并对未来利用simocode pro实现profibus-dp现场总线控制的方案进行简要设计。
【关键词】simocode pro profibus-dp 现场总线控制1 前言大庆炼化公司30万吨/年聚丙烯二期工程pk890造粒系统电气控制技术完全采用日本jsw公司先进技术,其电气控制系统全部采用西门子原厂设备。
在低压电机控制上采用先进的simocode pro3uf7作为电机控制单元,是大庆炼化公司供配电及电机控制系统中首次采用如此先进的控制技术。
2 simocode pro系统介绍2.1 simocode pro的产生背景和优点在许多自动化生产过程中,尤其是石油石化、钢铁等行业,设备停机的成本异常高昂。
然而可以通过简单的方法降低停机造成的损失。
采用适当的技术时,便可防止故障;即使发生故障,也可快速得到解决。
西门子公司以simocode-dp为基础,开发出了一个更加灵活、简单和强大的系统,它就是simocode pro。
simocode pro 是用于低压电机的灵活、模块式的电机管理系统,可通过profibus dp现场总线简单、直接地与上位自动化系统相连接。
2.2 simocode pro工作原理及功能简介聚丙烯二期项目中采用的simocode pro型号为3uf7,具体又分为proc和prov两种类型。
区别为prov可以连接多达5个可选扩展模块(电流测量模块,接地故障模块,温度模块,数字模块,模拟模块),适用于信息量比较大的电机控制单元,而proc的仅能使用基本单元的接口,但优点就在于它的经济性。
本项目中根据具体需要结合使用,以达到既保持灵活性,又可节省大量资金的目的。
电机的基本控制为,控制单元通过电流测量模块采集电机回路的三相电流信号,通过分析该信号来监测电机的是否运行及是否正常工作,并通过内部设置以达到当电机在非正常状态下工作的时候停机的要求。
第 48 卷 第 11 期2019 年 11 月Vol.48 No.11Nov. 2019化工技术与开发Technology & Development of Chemical Industry作者简介:张健(1990-),男,湖南岳阳人,工学硕士,工程师,从事聚丙烯生产管理。
E-mail :xiaojian1103@收稿日期:2019-08-21Unipol 聚丙烯反应关键参数控制张 健,许多琦,汪乃东,范连锋(东莞巨正源科技有限公司,广东 东莞 523988)摘 要:本文讨论了Unipol聚丙烯工艺中流化床反应的关键参数,分析了各参数对反应稳定性和产品质量的影响,并提出了生产操作时的控制方法。
重点分析了温度、压力、表观气速、H 2/C 3H 6比、三剂进料量、床高和床重以及静电的影响机理及操作方法。
关键词:Unipol聚丙烯;气相流化床;关键参数中图分类号:TQ 322.2 文献标识码:B 文章编号:1671-9905(2019)11-0070-04近年来,汽车、家电等制造业的快速发展,使得聚丙烯(PP)的用量快速增加,数据显示,2018年全球聚丙烯产能已达到8857万t·a -1,且未来5年全球PP 需求仍将保持4%左右的增速。
目前聚丙烯的生产工艺技术已有20多种,按聚合类型,可分为溶剂法、溶液法、本体法、气相法、本体-气相组合法等5种。
其中,气相法是丙烯单体以气相状态,在反应器中进行气相本体聚合,具有流程简短、设备少、生产安全、生产成本低等特点[1]。
目前,使用较广的气相法有BP 公司的Innovene 工艺、Chisso 工艺、Grace 公司的Unipol 工艺、Lummus 公司的Novolen 工艺以及住友化学公司的Sumitomo 工艺等[2]。
Unipol 聚丙烯工艺具有简单、灵活、经济、安全、易于操作和维护等优势。
该工艺先进的气相流化床技术和催化剂技术,可以省去预聚合、催化剂钝化、灰分脱除、异构体分离和处理等工艺步骤。
间歇式小本体聚丙烯粉料烧料现象的分析间歇式小本体聚丙烯生产装置具有工艺流程简单、省、建设周期短、生产成本低、经济效益好、三废少等特点。
近年来我国的小本体聚丙烯生产工业发展较快,在国内的塑料包装行业里,用量不断扩大。
但间歇性生产工艺使小本体聚丙烯产品存在许多不足,由于每批料所用原料丙烯、催化剂、三乙基铝(AIEt )活化剂(助催化剂)、氢气的加入量和质量不尽相同,这些原料混合的方式、时间及操作控制的反应参数也有差异,加上设备本身存在的差异,造成每批聚丙烯产品产量不等、质量不同。
其中,小本体聚丙烯粉料在储存、运输过程中出现的局部熔融变色结块的现象——烧料现象是较严重的质量问题。
产生烧料现象后的小本体聚丙烯粉料颜色焦黄,质地发脆,并有结块。
在烧料过程中,小本体聚丙烯粉料内部温度高,并散发出强烈的刺激性气味。
烧料现象大多发生在已封包的产品中,但就地排放的小本体聚丙烯粉料偶尔也有烧料现象,夏天温度较高时,室外存放的小本体聚丙烯粉料发生烧料现象的情况较多。
烧料现象不但造成部分产品不能使用,且使本批产品熔体流动速率发生较大的改变。
通过对间歇式小本体聚丙烯粉料烧料现象的分析,找出了间歇式小本体聚丙烯粉料产生烧料现象的原因。
通过加强技术改造和生产监控,提高原料丙烯的质量和平稳性;加入适量的三乙基铝(AlEt3)活化剂,即选择适宜的活化剂(Al)与聚丙烯催化剂(Ti)的摩尔比,以减少AlEt3活化剂在产品中的残留量,降低放料温度(放料温度不宜超过45℃)等措施,基本解决了间歇式小本体聚丙烯烧料的问题。
—1 —。
年产吨丙烯酸悬浮聚合间歇操作工艺的设计悬浮聚合是一种常用的聚合工艺,可用于合成多种聚合物。
本文将介绍年产吨丙烯酸悬浮聚合的间歇操作工艺的设计。
简介丙烯酸是一种重要的有机化工原料,广泛应用于合成聚丙烯酸、聚酰胺等高分子材料。
悬浮聚合是一种将丙烯酸在悬浮体系中进行聚合的工艺,其特点是操作简单、容易控制反应条件。
本文设计的悬浮聚合工艺以年产吨为目标,旨在达到高产出、高质量和节约能源的目标。
原料准备在悬浮聚合过程中,需要准备以下原料:1.丙烯酸(纯度99%以上)2.甲基丙烯酸甲酯(MMA)(纯度99%以上)3.乙酸乙酯(纯度99%以上)4.过硫酸铵(AP)(纯度98%以上)5.水(纯度大于18MΩ/cm的去离子水)以上原料需要按一定的配比准备,保证反应中所需的化学计量比。
反应器设计本工艺采用玻璃反应器作为反应容器。
玻璃反应器具有优良的化学稳定性和高透明性,在悬浮聚合反应中使用较为常见。
反应器的设计原则是能够控制反应温度、压力和搅拌速度,以确保反应的顺利进行。
同时,反应器应具有足够的容积,以容纳所需的反应物和反应产物。
工艺流程本工艺的悬浮聚合工艺流程如下:1.将反应器内注入一定量的水,并加热至70℃左右。
2.加入一定量的丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯以及乙酸乙酯,继续加热至预定温度。
3.在反应物料达到所需温度之后,将一定量的过硫酸铵溶液加入反应器中,并开始搅拌。
4.反应进行一段时间后,可以逐渐将悬浮剂(如聚乙烯醇溶液)加入反应器中,以维持悬浮体系的稳定性。
5.继续反应一段时间后,可以停止加热并继续搅拌,以保持反应的均匀性。
6.当达到所需的反应时间后,将反应物料冷却至室温。
7.拆卸反应器,对反应产物进行加工和分离,得到纯度较高的丙烯酸聚合物。
工艺参数为了达到年产吨级的目标,需要合理选择和控制工艺参数。
以下是建议的工艺参数范围:•反应温度:50-90℃•反应时间:8-12小时•反应压力:常压•搅拌速度:100-500 rpm•过硫酸铵加入量:0.5-1.5%(相对于丙烯酸和MMA的总质量)以上参数应根据实际情况进行调整,以达到最佳的反应效果和产物质量。
间歇式液相本体法聚丙烯装置间歇式, 液相, 聚丙烯, 本体, 装置间歇式液相本体法聚丙烯装置间歇式液相本体法聚丙烯装置中压及负压回收技术探讨间歇式液相本体法(俗称小本体法)生产工艺是我国自行研制的一种聚丙烯生产方法,其特点是投资少,见效快,其缺点是能物耗较高。
但随着小本体厂家及相关技术人员的共同努力,其能物耗正逐年下降,从而大大提高了小本体聚丙烯产品在市场上的竞争力,使得整个行业呈现出一种欣欣向荣的状态。
在所有的技术中,因为丙烯消耗对成本的影响最大,所以降低丙烯消耗的技术也相对显得较为重要。
本文简要介绍其中的丙烯中压及负压回收技术。
现状现在的绝大多数装置所采用的丙烯回收路线为:聚合反应结束后,将未反应完的丙烯回收,回收丙烯经冷凝器冷凝为液体回收至丙烯回收罐重复利用,此过程称为高压回收,聚合釜内压力回收到与丙烯回收罐压力持平后,一般可进行到釜内压力达1.3Mpa左右(与冷凝器内冷却水温度有关,温度越低,此压力越低,但一般成本也越高)。
进行出料操作,进入尾气回收阶段,一般可以回收到闪蒸釜内压力至0.05Mpa左右(因气柜有背压)。
釜内剩余丙烯则用真空泵将之置换出闪蒸釜,反复充氮气抽真空至可燃物含量低于1.5%为止,以保证包装安全及控制产品挥发量。
气柜内丙烯则利用压缩机压缩后冷凝液化成液相丙烯。
这部分丙烯因出料过程中夹带了氮气,回收率受到了影响,并且因带水带氧等原因,丙烯质量差且不稳定,绝大部分厂家另行处理,少部分厂家进行回收后在聚合,但产品质量、生产过程都受到了很大的影响。
中压回收方案该方案工艺路线为:先单独建立一套中压丙烯回收系统,包括气相储罐(不采用湿式气柜以免将水带入丙烯内,增加后道处理压力)、控制系统、压缩机、冷凝系统、液相储罐、丙烯泵,另在聚合釜上配制与气相储罐相连的管线及阀门,其流程图如下:聚合釜气相罐控制系统压缩机原料罐丙烯泵储液罐冷凝器实际操作时,聚合釜先进行高压回收,直到釜内压力与丙烯回收罐内压力平衡时为止,接着停止高压回收,开始进行中压回收,一直进行到聚合釜内压力达到设定值。
间歇液相本体法聚丙烯生产技术探讨【摘要】近几年我国聚丙烯工业得到了快速发展,间歇液相本体法聚丙烯,由于该工艺流程短、设备简单、投资小、建设快、效益好,因此在全国得到普遍推广应用,本文主要简要的叙述了间歇液相本体法聚丙烯生产流程及生产技术。
【关键词】聚丙烯生产技术影响在间歇本体法聚丙烯的生产过程中,由于集合反应的作用,特别是其中的催化剂效率的有效提高,既需要更好的控制反应启动的升温操作这一个细节,虽然看起来简单,但是在实际操作中也还有一定的困难。
因此,操作员要熟悉每一个操作步骤,控制好升温操作的具体应用。
1 间歇本体法聚丙烯生产工艺流程由气分来的各种物质,其中,既有丙烯经脱水罐、水解塔、分子筛塔等等,通过这些设备的具体应用,尤其是结合一些物理原理的使用,将其中的一些水分采用化学的方式进行运用,并且,将其中的硫、氧气等杂质剔除出去,具体的操作程序就是,首先将氢气通过减压的方法进行计量或者经过氢气流量计量的方式,采取合理的生产条件,将这些杂质聚集在聚合釜空釜内,并以此来调节聚丙烯的气流分子量,二是打开聚合釜与原材料储备罐,通过其中的气象平衡线阀,通过串气的方式,由原料罐向聚合釜进行合理的气流串合,在形成一定的稳压电流之后,然后关闭聚合釜的气相平衡阀。
三是在原料丙烯通过一定的渠道进入原料泵进行定量分析的时候,,采用活化剂诸如一氯二乙基铝或三乙铝自运输罐用n2 压入活化剂储罐,并采用n2压入活化剂的形式,将剂量计中的化学元素补充完整,然后经过计量方式的运用,加入一定量的活化剂,用在加料罐中,并采用丙烯进行合理方式的冲击,形成良性的运行方式。
其中,在按照一定的比例配比上面,通过对分组加入催化剂的方式,适当的融入加料聚合在釜中,采用一定量的丙烯进行冲击,然后通过丙烯将定量的催化剂采用合理的方式冲入到聚合釜中,形成良好的反应效果。
在此基础上,适当的启动热水泵,通过热水泵的作用,也能收到一定的调剂效果。
就是将热水罐中的一定剂量的热水冲入聚合釜之内,并更好的控制整体温度,在温度的控制上,将不同温度的负压进行合理升温,30~60 分钟釜压由初压升至3.0 mpa,并根据反应情况在2.0~2.6mpa 将热水切换成了冷水,使反应控制在顶温75~81℃,釜压在3.4~3.8mpa,经恒温2~3 小时,根据反应情况判断反应终点。
间歇式液相本体法聚丙烯装置发布: 2009-12-16 17:42 | 作者: hdj888 | 来源: 万客化工在线间歇式液相本体法聚丙烯装置间歇式液相本体法聚丙烯装置中压及负压回收技术探讨间歇式液相本体法(俗称小本体法)生产工艺是我国自行研制的一种聚丙烯生产方法,其特点是投资少,见效快,其缺点是能物耗较高。
但随着小本体厂家及相关技术人员的共同努力,其能物耗正逐年下降,从而大大提高了小本体聚丙烯产品在市场上的竞争力,使得整个行业呈现出一种欣欣向荣的状态。
在所有的技术中,因为丙烯消耗对成本的影响最大,所以降低丙烯消耗的技术也相对显得较为重要。
本文简要介绍其中的丙烯中压及负压回收技术。
现状现在的绝大多数装置所采用的丙烯回收路线为:聚合反应结束后,将未反应完的丙烯回收,回收丙烯经冷凝器冷凝为液体回收至丙烯回收罐重复利用,此过程称为高压回收,聚合釜内压力回收到与丙烯回收罐压力持平后,一般可进行到釜内压力达1.3Mpa左右(与冷凝器内冷却水温度有关,温度越低,此压力越低,但一般成本也越高)。
进行出料操作,进入尾气回收阶段,一般可以回收到闪蒸釜内压力至0.05Mpa左右(因气柜有背压)。
釜内剩余丙烯则用真空泵将之置换出闪蒸釜,反复充氮气抽真空至可燃物含量低于1.5%为止,以保证包装安全及控制产品挥发量。
气柜内丙烯则利用压缩机压缩后冷凝液化成液相丙烯。
这部分丙烯因出料过程中夹带了氮气,回收率受到了影响,并且因带水带氧等原因,丙烯质量差且不稳定,绝大部分厂家另行处理,少部分厂家进行回收后在聚合,但产品质量、生产过程都受到了很大的影响。
中压回收方案该方案工艺路线为:先单独建立一套中压丙烯回收系统,包括气相储罐(不采用湿式气柜以免将水带入丙烯内,增加后道处理压力)、控制系统、压缩机、冷凝系统、液相储罐、丙烯泵,另在聚合釜上配制与气相储罐相连的管线及阀门,其流程图如下:聚合釜气相罐控制系统压缩机原料罐丙烯泵储液罐冷凝器实际操作时,聚合釜先进行高压回收,直到釜内压力与丙烯回收罐内压力平衡时为止,接着停止高压回收,开始进行中压回收,一直进行到聚合釜内压力达到设定值。
第一章多变量温度控制系统的设计1.1 系统设计的意义在聚合和发酵反应的生产过程中,温度是决定产品质量的关键所在。
如不能精确控制, 则产品质量将难以保证。
聚合反应和发酵反应都是放热反应过程,釜内温度会随着反应热的产生而迅速上升. 所以,我们必须对反应温度作准确而稳定的控制. 无论是间歇生产还是连续生产,温度控制的精确与否都是关键所在。
这就要求我们能对反应的机理与过程、控制系统的构建及控制方案的选择有较深的认识、同时也要求我们能对当前在工业过程自动控制中应用广泛的可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)有深入的了解, 并能通过编写梯形图程序来实现控制方案, 最终实施对工业过程(对象)的控制。
并用Intouch软件平台实现相应的监控。
这就是本课题------间歇反应过程装置研究------的基本出发点.1.2 实验原理I.装置流程图见附图1,带控制点控制流程图见附图2,控制点说明见附表1由附图1可见本实验装置是采用一个小型的反应釜来模拟各种聚合或发酵的反应。
实验室中不可能用实际的聚合或发酵反应来进行研究。
循环水经泵分别进进料管、盘管、夹套,这样就有了进料系统、冷却系统。
系统的反应热是通过PLC来控制釜下部的加热器来模拟的,并用一搅拌电机来使物料加热均匀。
水的排出有两种情况,模拟间歇反应时:通过釜下部电磁阀(现为手阀)来控制排料;模拟连续反应时,通过釜内压力把水压入排水管。
这样就可调节物料储槽的液位了。
另外,水槽的液位是通过变频电机来实现控制的。
可见:该系统是一套模拟连续,间歇聚合生产的实验装置.也可模拟发酵反应和聚合反应。
实验装置主要包括反应釜,加热棒,釜内盘管冷却系统,夹套冷却系统,进料出料系统。
实验中以出釜水温(或釜内水温)和釜内液位为被控变量,以两套冷却水流量及入釜水流量,出釜水流量为控制变量,同时也可将各流量变化作为干扰量加入,从而组成多种控制系统,并通过实验装置验证系统稳定性及控制系统各质量指标。
聚丙烯产品质量控制一、引言聚丙烯是一种常见的塑料材料,广泛应用于各个领域,如包装材料、家具制造、汽车零件等。
为了确保聚丙烯产品的质量,需要进行严格的质量控制。
本文将详细介绍聚丙烯产品质量控制的标准格式。
二、产品规格1. 外观要求:聚丙烯产品应具有光滑、无明显气泡和瑕疵的外观。
2. 尺寸要求:根据产品的具体用途,确定聚丙烯产品的尺寸要求,如长度、宽度、厚度等。
3. 物理性能:聚丙烯产品的物理性能包括拉伸强度、冲击强度、硬度等指标,根据产品用途和行业标准确定相应的要求。
三、原材料控制1. 聚丙烯树脂:选择高质量的聚丙烯树脂作为原材料,并确保其符合相关的国家标准和行业标准。
2. 添加剂:根据产品的具体要求,选择合适的添加剂,并确保其质量稳定,不得使用禁用的添加剂。
四、生产工艺控制1. 温度控制:根据不同的聚丙烯产品,确定合适的生产温度范围,并进行严格的温度控制。
2. 压力控制:根据产品的尺寸和要求,确定合适的生产压力,并进行严格的压力控制。
3. 时间控制:根据产品的生产周期,确定合适的生产时间,并进行严格的时间控制。
五、检验方法1. 外观检验:使用目测方法对聚丙烯产品的外观进行检验,包括表面光滑度、气泡和瑕疵等。
2. 尺寸检验:使用测量工具对聚丙烯产品的尺寸进行检验,确保其符合规定的尺寸要求。
3. 物理性能检验:使用相应的测试设备对聚丙烯产品的物理性能进行检验,如拉伸强度测试、冲击强度测试等。
六、质量控制记录1. 原材料检验记录:记录每批次原材料的检验结果,包括聚丙烯树脂和添加剂的质量检验数据。
2. 生产过程控制记录:记录生产过程中的温度、压力和时间等控制参数,以及相应的检验结果。
3. 产品检验记录:记录每批次产品的外观检验、尺寸检验和物理性能检验结果。
七、质量控制措施1. 引进先进设备:引进先进的生产设备和检验设备,提高生产和检验的精度和效率。
2. 培训员工:对生产和检验人员进行专业培训,提高其操作技能和质量意识。
间歇聚丙烯生产的智能控制介绍
1引言
化学反应间歇过程的特性相当复杂,具有严重的非线性和时变特性。
尤其是在不同的反应期内,过程的特性迥然不同,这就要求控制策略适应反应期并随之变化,因此常规的控制方法遇到了挑战。
目前在不少间歇工业生产过程中,仍采用手动或半自动操作,整体自动化水平较低。
本文将模糊控制与常规控制方法如位式控制、pid控制等结合起来,充分利用人工控制长期积累的经验知识,提出一种智能复合控制方案。
这对提高产品的质量和产量,对降低工人的劳动强度具有实际意义。
2工艺特点
以某化工厂的一万吨/年聚丙烯装置为例,装置的主体是a、b、c、d 4个聚合釜,采用间歇式液相本体法聚合工艺,以液相丙烯为原料,采用络合ⅱ型三氯化钛为催化剂,以一氯二乙基铝为活化剂,以氢气为聚合物分子量调节剂。
具体工艺过程描述如下(见图2—1):液相丙烯经计量进入聚合釜,并将活化剂、催化剂和分子量调节剂按一定比例和顺序加入聚合釜。
各物料加完后,开始向聚合釜夹套通热水给釜内物料升温升压,这时釜内温度及压力上升。
当温度升至60℃、压力在2.4 mpa左右时釜内开始反应,放出热量。
由于反应放出的热量会加剧反应的进行,所以应及时停止加热,打开循环冷却水使釜内温度或压力按一定速度上升,当釜内温度升至75±2℃、釜压升到3.5±0.1 mpa时进行恒温恒压反应过程。
随着反应时间的延长,液相丙烯逐渐减少,聚丙烯颗粒的浓度增加。
最后,釜内液相丙烯基本消失,釜内主要是聚丙烯固体颗粒和未反应的气相丙烯,即达到所谓“干锅”状态,釜压下降,此时认为反应结束。
其中,升温升压阶段约40 min,
恒温恒压阶段为4~6 h。
可以看出,过程具有明显分阶段的特点。
从控制的角度看,该聚合反应过程可分为3个阶段。
(1)升温升压阶段。
投料完毕后,向聚合釜的夹套中通入热水进行升温升压。
该阶段需在较短的时间内把釜内温度或压力升至开始反应的状态,并且必须保持连续升温升压。
该阶段控制得当,有利于缩短单釜操作周期,提高现有装置的生产能力。
(2)过渡阶段。
丙烯聚合反应最关键的阶段是升温升压过程中的60℃~75℃,对应釜压为24~3.5 mpa之间。
60℃、2.4 mpa左右开始放热反应,如果不及时移去反应热,将使反应剧烈超出正常范围,造成反应阶段不易控制,易引起“爆聚”或产生安全阀跳;如果加入过量的冷水又将使反应激落,甚至造成“僵釜”现象。
因此,这一阶段是控制的难点,直接影响能否获得高质量的产品。
该阶段控制时,
不仅要求釜内温度或压力连续上升,同时又要求不能产生超调。
(3)恒温恒压阶段。
这是正常反应阶段,该阶段反应时间长,对控制精度要求较
高。
因此,这一阶段是整个聚合反应过程控制的重点。
3控制方案
根据经验,选取釜内压力为被控变量,因为丙烯聚合釜在反应阶段釜内丙烯总是处于饱和状态,釜压十分接近丙烯的饱和蒸气压,压力的高低与温度基本上一一对应[1],并且压力的测量也较温度的测量超前。
选取水流量作为操纵变量,
通过调节水流量来控制釜压。
设计如下智能复合控制方案:在加热阶段,偏差大,压力变化大,希望控制系统能快速调整,而对控制精度要求相对较低,采用时间最优控制方案,即位式控制,这样做有利于缩短单釜操作周期,提高设备的生产能力;在过渡阶段,偏差不太大,希望控制系统能无超调地兼顾快速性和精度,参考操作工的手操经验,采用模糊控制方案;在正常反应期,状况相对平稳,希望有较高的控制精度,因此仍采用pid控制方案。
智能复合控制框图如图3—1所示。
3.1位式控制
聚合釜在加热前压力为0.5 mpa左右,根据手操经验,当釜压达到2.8 mpa时,一定要关闭热水阀,然后再观察釜内压力的上升趋势,决定是否开启冷水调节阀或开度为多大。
所以,在釜压为0.5~2.8 mpa这段范围内,采用位式控制,以降
低单釜的操作周期。
3.2模糊控制
仿照人工控制的经验,设计出二维模糊控制器[2],输入变量为釜内压力和釜压的变化,输出变量为冷水阀的开度。
模糊控制的任务为:在过渡过程的2.8~3.5 mpa阶段,用双输入单输出的模糊控制,代替人的手动操作,实现快速平稳过渡。
(1)选择描述输入输出变量的词集
通过分析历史数据,取输入变量釜压p的
基本论域:[,]
量化论域:x={-3,-2,-1,-0}
词集:{nb,nm,ns,no}
4个词汇分别表示釜内压力太低,偏低、稍低和正常。
取压力变化pc的
基本论域:[0,]
量化论域:y={0,1,2,3}
词集:{po,ps,pm,pb}
4个词汇分别表示压力上升速度为零,正小,正中,正大。
取冷水阀开度(控制量)u的
基本论域:[0,100]
量化论域:z={0,1,2,3}
词集:{po,ps,pm,pb}
各词汇对应的阀门状态分别为全关,小开,大开,全开。
(2)定义各模糊变量的模糊子集
根据手动策略,隶属函数采用等腰三角形的形式。
由隶属函数曲线可以得出各模糊变量在量化论域上的赋值表。
(3)建立模糊控制规则
通过总结间歇聚丙烯生产过程熟练操作工控制和操作的经验,描述出冷却阀状态和反应釜压力及其变化的关系,从而归纳出被控制过程的控制规则如表3—1所示。
(4)计算模糊关系矩阵r及控制表
模糊算法最常用的一种推理语言规则是
这种控制规则是一个模糊条件推理语句,它对应的模糊关系为
r=
从表3—1我们可以得出16条控制语句,对每条控制语句都可以得到一个模糊关
系,那么,由16条语句可得到16个模糊关系,从而总的模糊关系为
对于给定的输入p和输入变化率pc,把它们模糊化后由模糊推理合成规则求出推理结果u。
用最大隶属度法进行决策(去模糊化),可得到量化论域上的控制量。
对于所有可能的输入,都进行类似的离线计算,便可得到一张输入输出的对照表。
通过离线计算,得出过渡阶段的模糊控制表3—2。
将表中的数据存放到过程控制计算机的内存,实际控制时,只要直接查这张控制表即可,在线的运算量是很少的。
这种离线计算,在线查表的模糊控制方法比较
容易满足实时控制的要求。
3.3pid控制
利用pid控制稳态精度高的特点,在正常反应阶段,采用pid控制方式。
3.4规则集
根据釜内压力的高低,组成简单的规则集来实现智能复合控制。
主要规则有:
4实验结果
一组实验结果见图4—1。
主要生产因素有:投料量8.4 m3,催化剂用量270 g,活化济用量1.5 l,氢气0.2 mpa,热水槽水深70%,热水温度90℃,循环水温度25℃。
从实验结果可以看出,用智能复合控制的方法,从开始加热到釜内压力上升到3.5±0.1mpa,所用时间为30 min左右,最大超调量为0.03 mpa。
图4—1中虚线表示的是从人工控制的结果中挑出的一种比较好的情况。
通过分析手动控制的记录,可以发现,从开始加热到釜压平稳上升到3.5±0.1 mpa,
多数情况下需要40~60 min,在快速性上显然不如智能复合控制方案。
手动控制经常出现的另一种情况是,在2.8~3.3 mpa这段范围内,人工控制往往不及时,易引起超调,影响后续反应的平稳性,对产品的质量影响也比较大。
5结论
本文中的智能控制方案充分利用了人工控制的实践经验,可以避免盲目试探性的操作。
在如何利用经验数据并和常规的控制理论相结合方面,笔者作了有益的尝试。
虽然本文的研究工作是针对间歇式聚丙烯装置,但对其它类似过程也有一定的参考价值。