丙烯酸是工业生产中重要的不饱和有机酸,是重要的有机化工原料,它主要用于制备丙烯酸树脂、聚丙烯酸及其盐及用于其它有机合成等,另外也用于粘合剂、涂料、化纤、皮革、造纸、纺织工业和光敏树脂板等的生产。丙烯酸酯主要有丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸正丁酯(n-BA)和丙烯酸异辛酯(2-EHA)等,这些产品广泛用于涂料、粘合剂、皮革、化纤、腈纶纤维及塑料的改性以及丙烯酸类橡胶等方面。
最近几年,我国丙烯酸工业生产和市场发生很大变化,产量自1998年(产量为10.46万吨)开始猛增www.cechina.cn,截至2005年3月www.cechina.cn,我国丙烯酸生产能力为37.5万吨/年,预计2010年我国丙烯酸产能将达63万吨,丙烯酸酯产能将达75万吨控制工程网版权所有,但与需求量相比仍有一定缺口。
2006年浙江卫星化工(企业集团)投资组建了一套总设计能力为16万吨/年丙烯酸的装置,并配套酯化装置生产丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯等衍生产品。项目分三期规划建设,一期4万吨丙烯酸及4.5万吨酯及配套公用工程,该装置采用浙江中控技术股份有限公司的WebField JX-300XP控制系统对丙烯酸酯装置进行自动监控。
WebField JX-300XP 控制系统
WebField JX-300XP控制系统是浙江中控技术股份有限公司SUPCON WebField系列控制系统十余年成功经验的结晶,吸收了近年来快速发展的通信技术、微电子技术,充分应用了最新信号处理技术、高速网络通信技术、可靠的软件平台和软件设计技术以及现场总线技术,采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法,能适应更广泛更复杂的应用要求,成为一个全数字化、结构灵活、功能完善的开放式集散控制系统。其整体结构图如图1所示:
图1 WebField JX-300XP系统整体结构图
WebField JX-300XP控制系统主要有以下几个特点:
可靠性:采用1:1冗余的工业以太网,可靠性高、纠错能力强、通信效率高。
安全性:系统安全性和抗干扰性符合工业使用环境下的国际标准。
智能化设计:采用专用的微处理器负责卡键的控制、检测、运算、处理以及故障诊断等工作,在系统内部实现了全数字化的数据传输和数据处理。
任意冗余配置:控制站的电源、主控卡、数据转发卡和模拟量卡均可按不冗余或冗余的要求配置。
图形界面:提供集成化图形界面组态工具,可以方便、快捷地生成图形画面,提供多种预定义图库对象。
丙烯酸生成工艺
随着石油化工的发展,目前工业上新建和扩建的丙烯酸酯装置均采用丙烯氧化法工艺。丙烯氧化生产丙烯酸有一步法和两步法,目前主要采用两步法生产丙烯酸。丙烯酸和醇直接酯化生产丙烯酸酯,可以在同一生产装置中生产。
本项目采用丙烯两步直接氧化法生产工艺,丙烯酸和醇直接酯化生产丙烯酸酯。丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯在同一装置中生产,丙烯酸丁酯采用独立的生产装置。气化后的丙烯和增湿空气按一定配比混合后控制工程网版权所有,连续通过两段反应器,通过催化剂的作用,在一定温度下快速进行气相氧化反应生产丙烯酸。来自丙烯酸装置的酯化丙烯酸和醇按照一定比例进入酯化反应器。酯化反应后,反应物进入分馏塔,塔顶得到含丙烯酸酯、醇、和水的混合物。该混合物进入萃取塔萃取分离出醇,塔顶含丙烯酸酯和少量水的镏出物进入醇气提塔。醇气提塔塔底液进入酯精制塔,由塔顶得到产品丙烯酸酯,送到产品罐。此外,从丙烯酸装置出来的尾气含有大量的有毒气体,需进行催化焚烧反应,焚烧后生成合格的二氧化碳和水,排入大气。其工艺流程框图如图2所示:
图2 丙烯酸酯主要工艺流程框图
控制系统总体设计方案
系统配置
丙烯酸酯装置的WebField JX-300XP控制系统由五个操作站、一个工程师站、五个控制站和一个联锁特制操作台组成。本装置检测点多,实际使用点数为1106点;自控程度高,控制回路共有140个,以常规控制为主,有部分分程控制、比例控制;安全联锁设计全面,特别是氧化单元的联锁控制尤其突出控制工程网版权所有,并配置联锁操作台。系统规模如表1所示,系统配置图如图3所示:
图3 丙烯酸酯装置WebField JX-300P控制系统配置图
主要控制回路
丙烯酸酯生产过程中的控制主要包括分程控制和串级控制。分程控制主要是C430醇回收塔顶部压力控制、锅炉房高压蒸汽总管压力控制;串级控制主要是D236冷凝水罐出料流量和D236凝水罐液位控制、C220醋酸塔轻组分出料流量和D221塔顶受液槽液位控制、C220塔板温差和C220塔回流流量控制、E234夹套蒸汽流量和D234缓冲罐温度控制、E234底出料流量和E234薄膜蒸发器液位控制、C340塔顶出料流量和D341冷凝液回收槽液位控制、E311塔再沸器蒸汽流量和E311出口温度控制、C310塔底出料流量和C310分馏塔釜液