液相本体法聚丙烯装置聚合过程控制方案的改进

液相本体法聚丙烯装置 聚合过程控制 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的改进 尹冠宏 (齐鲁石化公司丙烯腈实业部,山东淄博, 255068) 摘 � 要 � 分析了液相本体法聚丙烯装置聚合反应过程原控制方案存在的不足,被控对象由原来的釜温改为釜压, 采用 SDT智能调节器对原控制方案进行了改进,实现了聚合反应全过程的自动控制。不仅提高了产品产量和质量,降 低了物耗和能耗,且经济效益显著。目前,改进后的控制方案正在聚丙烯行业得到广泛的推广和应用。 关键词 � 聚丙烯 � 聚合反应 � 控制方案 � 改进 � 应用 中图分类号: TQ325. 1 � � 文献标识码: B� � 文章编号: 1009- 9859(2002) 04- 0345- 04 1 � 存在问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 我厂聚丙烯装置自 1987年 5月建成投产以 来,由于原 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 中的工艺及仪表自控系统存在不 合理的因素,特别是聚合反应过程控制方案的不 合理使整个反应过程一直处于手动操作状态。 该聚合反应过程原控制方案如图 1所示。 图 1� 原聚合过程控制方案示意图 � � 由图 1可知, 聚合过程原控制方案把釜温作 为被控对象,釜温和夹套出口温度组成串级调节 回路,循环水和蒸汽作为调节对象,夹套出口切换 阀采用手动控制。以上方案不能实现自动控制的 收稿日期: 2002- 04- 28;修回日期: 2002- 09- 29。 作者简介:尹冠宏( 1964- ) , 男(汉族) ,山东省潍坊人, 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师。1986年毕业于山东工业大学工业自动化仪表专业,一直 从事仪表专业的技术管理工作,现任齐鲁石化公司丙烯腈实 业部生产管理部副部长。电话: ( 0533) 2990406转 3482。 自动化技术 � � � � � � � � � � � 齐鲁石油化工 , 20 0 2, 3 0 ( 4 ) : 3 45 ~ 34 8QILU � PETROCHEMICAL � TECHNOLOGY 原因,主要有以下几点: (1)进聚合釜夹套水温的控制是通过汽水混 合器实现的。当聚合釜升温时, 因为调节器给定 值远远高于釜温测量值, 所以循环水调节阀关闭, 蒸汽阀打开,热水泵出口的水与蒸汽在汽水混合 器中混合加热, 夹套入口水的温度高低变化较大, 造成釜内温度波动较大, 从而使釜温难以控制,同 时利用汽水混合器进行加热, 振动很大,易损坏设 备和管线。 (2)聚合釜反应过程仪表控制系统为釜温与 夹套进口温度串级调节。采用 ICE调节器进行控 制,选用釜温及夹套入口温度为被控变量,蒸汽及 循环水量为操作变量,而未考虑到聚合釜容积大、 时间常数大、容量滞后大、聚合反应速度快、扰动 因素多的特点; 并且在仪表参数整定过程中, 未考 虑聚合反应控制对象的特性, 致使调节器不能正 常投用。在聚丙烯生产过程中,聚合反应升温、恒 温和回收控制只能由手动调节, 加上人员操作水 平的差异,操作控制不稳定,时常出现调节滞后现 象,聚合反应控制波动大, 对丙烯单耗, 聚丙烯产 品产量、质量有极大的影响。 ( 3)在聚合反应过程中,从升温过程到恒温过 程有一平滑衔接的问题。加热升温至开始反应 时, 由于反应过程放出大量的热量, 即使停止加 热,反应温度(压力)仍急剧上升,这时必须及时用 冷却水进行降温, 以带走反应过程放出的热量。 实践证明,从反应到恒温这一过度过程的控制,用 常规仪表、常规控制方法是难以进行控制的。 ( 4)回收冷凝器冷却水没有联锁控制。聚合 釜压力因某些原因高于安全压力时只能靠人工开 阀进行回收,回收冷凝器的冷却水阀也是靠人工 手动控制, 容易因开关阀不及时而造成无冷却水 或冷却水长流的现象,从而造成冷却水的浪费。 ( 5)普通调节阀一般允许有一定的泄露量,常 用于工艺对泄露 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 不严格的系统中。对于聚丙 烯生产过程来说, 升温和恒温是用热水加热和循 环水冷却两个相反作用的过程,因此,调节阀的泄 露对升温和恒温过程都会产生一定的负面影响。 ( 6)在正常的恒温控制过程中,夹套循环水作 为主控对象,内部冷却管的冷却水仅作为应急使 用,从而造成降温效果差, 反应时间长, 单釜产量 低。 (7)夹套出口冷�热水切换阀采用人工控制, 经常因切换不及时而造成热水罐的水溢出或被抽 空。 2 � 控制方案的改进 2�1 � 原控制方案现状分析 ( 1)原控制方案以温度作被控变量,由于聚丙 烯覆盖测温套管表面, 容易造成釜温测量虚假现 象,并且釜内各部位导热性存在差异,致使难以找 到具有代表性的测温点; 另外,由于温度测量元件 的滞后性,使生产控制得不到及时反馈。而聚合 釜内聚丙烯在反应过程中一直处于饱和状态, 始 终存在 p= f( t )的函数关系(见图 2) , 并且压力信 号具有反应速度快, 过程滞后小的特点。因此,在 升温、恒温和回收控制过程中,压力更能及时反映 釜中温度的变化,用釜压作为被调参数,更易达到 宏观控制的效果。 图 2 � 丙烯聚合反应全过程 p - t 曲线 由图 2可以看出, 聚丙烯聚合反应过程并非 定值控制系统,因此,要实现从升温、恒温到回收 全过程的自动控制, 就必须用 1台能够按照 p - t 关系曲线进行控制的智能控制系统来控制,或者 根据 p - t 关系将整个过程按升温、恒温和回收 进行分段控制,再将各段合理地衔接起来。 ( 2)原控制方案采用汽水混合器进行控温,被 控对象的温度变化较大,要想合理控制升温速度 极为困难。为了提高聚合釜升温的控制精度,将 原来汽水混合器的加热方式改为热水罐恒温控 制,将热水罐中水温通过蒸汽调节阀进行调节,使 热水罐水温维持在工艺所需的指标内, 为聚合升 温提供一可靠热载体。 ( 3)聚合釜夹套冷、热水回水方向切换采用两 切断球阀进行联锁控制。在聚合升温和回收过程 中,为了避免弱反应及反应激烈的现象发生,需在 夹套出口温度为合理温度时, 实现冷、热水自动切 �346�� � � � � � � � � � � � � � � � � � � 齐 � 鲁 � 石 � 油 � 化 � 工 � � � � � � � � � � � � � � � � � 第 30卷 换,使聚合反应得到及时、有效地控制。同时, 在 升温过程中,为了确保热水罐不至于被抽空或溢 出, 在热水罐液位高于或低于设定值时,实现冷、 热水管的自动切换。 ( 4)为了减少因调节阀泄漏对升、降温过程造 成的影响,用气动V 型调节球阀代替气动薄膜调 节阀,可以提高系统的控制精度, 缩短系统升、降 温的时间。 (5)将用于内冷管控制的切断碟阀更换为气 动调节球阀,在反应开始后即与夹套循环水共同 参与降温调节,提高降温效果,缩短反应时间。 2�2 � 改进后的控制方案 根据以上改进控制方案的分析,我们采用天 津自动化仪表有限公司生产的 SDT 智能调节器 对原控制方案进行了改进。改进后的控制方案如 图 3所示。 图 3� 改后的聚合过程控制方案示意图 � � 由图 3可以看出,改进后的聚合反应控制方 案把聚合釜压力作为聚合釜升温、恒温和回收过 程的控制变量, 并把热水罐液位、聚合釜夹套出口 温度和聚合釜搅拌电流、聚合釜底部温度分别接 入升温和回收调节器中进行辅助控制。 (1)用于升温控制的 SDT 智能调节器, 可以 使升温过程沿着一条曲线平滑升温, 加热升温时 间可按工艺要求进行设定。为了实现升温过程中 聚合釜夹套出口冷、热水阀门按照工艺要求进行 及时切换,实现聚合釜升温过程的合理控制, 同时 确保热水罐液位即不会溢出, 又不至于被抽空,将 夹套出口温度和热水罐液位信号作为控制变量接 入升温调节器中。 (2)用于恒温控制的 SDT 智能调节器, 在恒 温控制前即可实测加热升温时间, 然后修正升温 曲线时间常数, 继续控制升温至反应温度后再进 行恒温控制。该调节器采用非线性 PID、微分先 行及鲁棒控制技术, 有效地克服了聚合反应剧烈 的较大干扰,使控制偏差保持在 0�5%之内。 ( 3)为了实现自动回收,在聚合釜上部增加了 回收调节阀,采用 SDT 智能调节器进行控制。当 反应过程中釜压超过给定值时, 回收调节阀自动 打开, 防止安全阀起跳。同时, 为了确保设备安 全,还设置了釜电流及釜温度限联锁控制,当反应 过程中釜电流及釜温超过设定值时, 回收调节阀 自动打开进行回收。该回收控制系统设置了自动 �347�� 第 4 期 � � � � � � � � � � 尹冠宏� 液相本体法聚丙烯装置聚合过程控制方案的改进 � � � � � � � � � � � � � 判别及操作工判别两种等效方式对反应终点进行 判别。另外, 高压回收冷凝器冷却水切断阀由 SDT 调节器进行联锁控制。 ( 4)对热水罐水温进行自动控制,用恒定温度 的水进行升温,确保了升温过程的稳定性。鉴于 液相本体法聚丙烯生产间歇操作的特点,使得热 水罐也是间歇使用, 因此,必须严格控制热水温度 上限值。此调节器的控制特点是只调负偏差,即 当测量值大于或等于给定值时立即关闭蒸汽调节 阀,采用热水罐水温作为聚合釜升温的粗控指标。 3 � 改进后的运行情况 ( 1)聚合反应控制曲线有了明显改善。改造 前后的聚合反应曲线如图 4、5所示。 图 4� 改造前聚合反应曲线 图 5� 改造后聚合反应曲线 从图 4、5可以看出,原控制靠手动调节, 升温 时间不能有效地控制在工艺指标范围内,升温时 间短,反应剧烈,反应初期被迫高压回收;另外,恒 温恒压期对系统扰动不能及时作出有效反应, 使 反应压力时高时低,影响反应的稳定性。而改造 后聚合反应按一特定曲线进行升温,并与恒温曲 线能很好衔接。在恒温恒压反应过程中,能有效 地克服聚合反应剧烈的较大干扰, 使偏差控制在 较小范围内,曲线平直,聚合反应控制稳定。 ( 2)提高了产品产量和质量,降低了物耗和能 耗。改动前由于手动调节,聚合反应时强时弱,粘 料、拉丝现象时常发生,且因反应终点判断的人为 性,回收操作时常提前或推迟,甚至出现 干锅!, 造成单釜产量不均衡。动改后, 聚合反应控制稳 定,单釜产量维持在一定水平,产量比动改前提高 了近 7% , 同时, 由于控制质量的提高, 产品质量 也有了一定的提高。 ( 3)系统改造后, 聚合反应全过程实现自动控 制,特别是回收调节器具备釜压上限保护功能后, 能自动回收丙烯泄压, 避免釜压过高而安全阀起 跳;另外聚合反应结束回收丙烯时,回收调节器对 回收终点实现了自动控制,做到回收彻底,降低了 丙烯单耗。同时,由于聚合过程得到了合理控制, 装置能耗得到了明显降低。动改前后装置产量、 物耗及能耗对比见表 1。 表 1 � 动改前后装置产量、物耗及能耗对比 项目 动改前( 2000年) 7月 8月 9月 动改后( 2001年) 7月 8月 9月 开工率, % 100 100 100 100 100 100 产量�t 1 097 1 112 1 077 1 185 1 190 1 151 综合能耗�GJ�t- 1 2. 49 2. 5 2. 48 2. 13 2. 11 2. 1 丙烯单耗�kg�t- 1 1 054. 5 1 053. 5 1 054 1 049. 5 1 046.7 1 046. 5 ( 4)控制方案改进后, 由于回收调节器增加了 两个判断反应回收的条件,使聚合釜设备故障大 大减少,保证了设备的安全运行。 ( 5)投用热水罐恒温控制后,热水罐水温得到 及时调节和有效控制, 为控制聚合升温速度提供 了可靠保证,且水温未出现超标现象,蒸汽耗量大 为降低。 ( 6)控制方案改进后, 自控水平显著提高, 不 仅大大节约了人力, 主操由原来的每釜 1个人改 为全装置 1个人,降低了生产成本,而且大大降低 了操作人员的劳动强度, 提高了劳动生产率。 告 � � 知 ∀齐鲁石油化工#杂志社开户行已改为工行临淄支行 帐号: 1603006119524509258 �348�� � � � � � � � � � � � � � � � � � � 齐 � 鲁 � 石 � 油 � 化 � 工 � � � � � � � � � � � � � � � � � 第 30卷 neering application. Key words � water pinch point, design princi� ple, research Discussion on the Technology of the High Shrinkage Dry - Spun Acrylic Staple Sun Lifang and Cheng Qiang ( Acrylic Fiber Plant of Qilu Petrochemical Branch Co. , SINOPEC , Zibo, Shandong , 255040) Abstract � According to a series of tests of the high shrinkage dry - spun acrylic staple, this paper analyzes factors affecting shrinkage ratios of this kind of acrylic staple, and puts forward its production technology. Key words � shrinkage, high�elongation tow, breakage�elongation ratio, stretch ratio, temper� ature Effects of C5 on MTBE Production and Countermeasures Wan Junguo, Wang Shouzhang and Shao Jianhai ( Ji�nan Branch Company , SINOPEC, Ji�nan, Shan� dong, 250110) Abstract � In order to decrease production cost, mixed C4 fraction was used in the mixed phase bed- catalytic distillation MTBE unit in SINOPEC Ji�nan Company as feedstock in stead of light C4 fraction in 1998. However, the high content of impurities and C5 fraction in mixed C4 fraction caused problems such as quick deacti� vation of catalyst and decreasing of the purity of MTBE products. After taking measures such as adding a purifier in front of the reactor, adjust� ing operating parameters of the catalytic distil� lation tower, etc. , the deactivation of catalyst and side reactions were controlled, and quali� fied product MTBE is produced. Key words � MTBE, mixed C4 fraction, prod� uct quality Improvement of the Control of Poly� merization Process for Liquid Mass Polymerization Polypropylene Unit Yin Guanhong ( Acryonitrile Industrial Off ice of Qilu Petrochemical Co. , Zibo , Shandong , 255068) Abstract � Analyzes the deficiency of control of the polymerization process of the original polypropylene unit which uses liquid mass poly� merization process. The controlled object was changed from the former temperature of the ket� tle to its pressure, and the original controlled method was ameliorated with SDT intellectual adjuster, realizing the automatic control of the whole polymerization process. It not only im� proves the output and quality of the product, but also reduces the consumption of material and energy, achieving good economic benefit. So far, the ameliorated control methods are being generalized and applied in polypropylene indus� try. Key words � polypropylene, polymerization re� action, control method improvement, applica� tion Qilu Petrochemical Technology � � � Vol. 30, No�4� Nov . , 2002 � � � � Main Articles