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横河DCS在聚氯乙烯生产中的应用

www.cechina.cn2009.09.27阅读 9320

        中国石化股份有限公司齐鲁分公司氯碱厂的聚氯乙烯装置于2002年8月引进美国西方化学公司的专利一悬浮法PVC生产技术。该装置共有6台135 m 聚合釜,2条回收、汽提干燥生产线(每3台釜对应1条线),以K一67计算整个装置的年生产能力为40万t,控制系统采用了日本横河公司的CENTUM CS3000集散控制系统。
        1 工艺简介
        工艺流程示意图见图1。

工艺流程示意图


        该装置最大的特点是间歇性批量控制。主要的生产原料是氯乙烯单体www.cechina.cn,配合各种化学品,先后加人聚合釜中。在批量程序的控制下,实时调节聚合釜的温度.经历配方时间生产出PVC浆料。然后控制工程网版权所有,经过汽提、干燥工艺生成粉末的PVC产品。其中未反应的单体进人回收单元处理.作为加料用。在批量生产的过程中.聚合釜的温度控制是整个控制系统的核心。
        2 控制系统硬件构成
        该装置采用的是YOKOGAWA公司推出的CENTUM CS3000系统。它延续了集散控制系统(简称DCS)的控制可靠、实时的特点。采用了v—net/ethernet双网的控制策略.对于系统控制网v—net采用了冗余控制。整个系统的硬件构成如图2所示。

系统的硬件构成


        该系统包括6台控制站(简称FCS)。1台工程站(简称EWS)、7台操作站(简称HIS)。EWS用于系统组态与调试;操作站作为系统与操作员之问的人机接口,具有监控全装置的能力:控制站具有双重化冗余结构的现场控制单元(简称FCU)、I/0模件和通讯模件。
        3 聚合釜温度控制方案的可行性
        聚合釜温度控制简图见图3。

聚合釜温度控制简图


        聚合反应是在带搅拌和带夹套的聚合釜中进行。该反应在各种化学品的作用下将游离的氯乙烯单体在指定的温度下聚合生成聚氯乙烯颗粒。该装置采用了热态同步进料技术,进料的各组分的热量分布均按照配方严格计算,进料结束时的釜温接近或达到聚合温度,无需升温CONTROL ENGINEERING China版权所有,直接进入反应过程。
        聚合反应温度是该装置中重要的控制参数,反应温度也决定了产品的分子量。温度过高或过低会导致聚合反应缓慢或停滞控制工程网版权所有,直接影响反应进程和树脂质量。因该反应属于放热反应,为保持恒定的反应温度,聚合反应所产生的热量要及时地撤走。
        在本系统中,聚合反应的撤热主要有3个渠道:聚合釜内冷挡板、聚合釜夹套和聚合釜釜顶冷凝器。其中夹套和内冷挡板通入的是22℃冷水控制工程网版权所有,釜顶回流冷凝器通人的是32℃循环水。因为该装置的主要特点是批量控制。方案中采用了批量控制程序和常规控制相结合的途径,使聚合温度保持在设定的范围内。
        4 聚合反应温度控制方案的实现
        聚合反应开始后.内冷挡板中冷水流量逐渐增加,流量上升到最大经济流量.并且在整个放热过程中始终以此恒定的流量散热。在聚合反应初期,釜顶冷凝器未投用,主要通过夹套使聚合釜的温度与设定值相近,当达到冷凝器投用条件后,投用冷凝器。冷凝器的设定值以一定的变化率向上爬坡(RAMP),冷凝器流量控制器打开循环水流量阀,达到规定的最大设定值。这时.夹套的温度控制调节阀打串级(简称CAS)。反应进行至此,釜顶冷凝器的散热量也是固定的。整个聚合反应主要靠调节夹套温度进行温度控制。在整个聚合反应过程中,批量程序实时地根据不同的情况进行PID调节.确保反应温度平稳。DCS组态功能如图4所示。

DCS组态功能

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