聚氯乙烯聚合釜溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

1、聚氯乙烯聚合釜溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)摘要：介紹了聚合釜聚氯乙烯生產(chǎn)的溫度控制方案。由于聚合釜的大型化，變量多，溫度控制異常復(fù)雜等特點(diǎn)，使用可編程控制器（PLC）CPU222,采用程序控制方式對聚合釜的溫度進(jìn)行控制，可縮短消除干擾時間，確保反應(yīng)溫度偏差控制在士5C以內(nèi)，從而達(dá)到產(chǎn)量的提高，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。關(guān)鍵詞：聚合釜；程序控制；可編程控制器0引言聚氯乙烯是一種重要的熱塑性樹脂，經(jīng)過加工、改性,可以制成軟硬質(zhì)、泡沫、纖維等塑料制品，性能優(yōu)良、用途廣泛。隨著國內(nèi)聚氯乙烯行業(yè)的發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，如何在現(xiàn)有生產(chǎn)裝置上提高PVC產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量成為企業(yè)增強(qiáng)競爭力的關(guān)鍵。聚合反應(yīng)溫度是聚氯乙烯成型最重要

2、的控制指標(biāo)之一，在聚合反應(yīng)期間，聚合溫度過高會影響產(chǎn)品質(zhì)量，溫度過低會導(dǎo)致聚合反應(yīng)緩慢或停滯，直接影響反應(yīng)速度和樹脂質(zhì)量，因此如何保持聚合期間溫度的恒定是要解決的最重要的問題。聚合溫度控制主要存在的問題是：從升溫到恒溫過程的過渡時間長，影響了聚氯乙烯分子質(zhì)量的分布；人工溫度控制的精度較低，波動較大,影響了樹脂的質(zhì)量。1工藝簡介13.3m3聚合采用蒸汽進(jìn)行升溫。升溫使聚合釜內(nèi)溫度升高并引發(fā)聚合反應(yīng)，當(dāng)聚合反應(yīng)產(chǎn)生足夠的熱量后，要停止蒸汽升溫。當(dāng)溫度達(dá)到恒溫設(shè)定值后，通過控制補(bǔ)充冷水量將聚合過程中產(chǎn)生的熱量帶走，并維持聚合釜內(nèi)的溫度恒定，直到反應(yīng)結(jié)束。1.1溫度控制技術(shù)聚合溫度控制可分為升溫、過渡

3、、恒溫、終止4個階段如圖1。在升溫階段要求在最少能耗下、最短時間內(nèi)使聚合溫度達(dá)到過渡切入點(diǎn)（即關(guān)蒸汽點(diǎn)），然后進(jìn)入過渡階段；過渡階段要求時間最短，并要求平穩(wěn)地進(jìn)入恒溫控制階段；恒溫階段要求反應(yīng)溫度控制在士0.5C內(nèi)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。圖1溫度控制過程示意圖1.2升溫階段在升溫階段,蒸汽閥全開,通過夾套水循環(huán)將夾套熱量傳遞至聚合釜內(nèi)，使釜內(nèi)溫度逐漸升高，若釜內(nèi)升溫太高進(jìn)入過渡階段，則可能無法平穩(wěn)過渡到恒溫階段，同時也增加了升溫時間，浪費(fèi)了熱能；若釜內(nèi)升溫太低進(jìn)入過渡階段，則可能需要長時間才能達(dá)到設(shè)定溫度,甚至需要二次升溫，將會嚴(yán)重影響樹脂質(zhì)量。因此尋找一個最佳的關(guān)蒸汽時刻（過渡切入點(diǎn)）對升溫控制很

4、重要。1.3過渡階段進(jìn)入過渡階段，蒸汽閥（或熱水閥）關(guān)閉，夾套通過冷水調(diào)節(jié)閥補(bǔ)充冷水，將多余的熱量置換出去。在置換過程中有可能出現(xiàn)：夾套補(bǔ)充冷水加得太多，使由釜內(nèi)置換出去的熱量太多，釜溫遲遲不能達(dá)到設(shè)定反應(yīng)溫度；夾套補(bǔ)充冷水加得太少，夾套溫度偏高，抑制不住釜內(nèi)溫度上升趨勢，釜溫超調(diào)導(dǎo)致恒溫段釜內(nèi)溫度波動太大，需要長時間的控制調(diào)整。這些將直接影響到聚合釜的生產(chǎn)效率和樹脂產(chǎn)品質(zhì)量。1.4恒溫階段溫度波動是由于反應(yīng)瞬間放熱量與瞬間帶走熱量不平衡引起的。當(dāng)釜溫上升時，聚合反應(yīng)熱會迅速增加，反過來又提高了聚合溫度,如不及時補(bǔ)充冷卻水，溫度迅速升高即會造成爆聚；若某一隨機(jī)干擾使釜溫下降時，如不及時關(guān)閉冷卻

5、水，溫度會迅速下降，即會造成僵釜，使反應(yīng)停止。1.5終止階段聚合反應(yīng)進(jìn)行到后期，由于單體轉(zhuǎn)化成PVC,使單體量急劇減少，所以釜壓開始下降。這個階段如果釜壓信號仍然參與運(yùn)算和控制，就會造成冷卻水調(diào)節(jié)閥的誤動作，過量地減少冷卻水，使釜溫上升。所以進(jìn)入該階段時，必須及時切除壓力信號。為了提高13.3m3聚合釜生產(chǎn)能力，轉(zhuǎn)化率技術(shù)成為一個重要手段。通過熱力學(xué)方程建立聚合放熱過程的精確模型，計(jì)算機(jī)重建算法在線計(jì)算出反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率。在轉(zhuǎn)化率的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)精確的注水控制，保證反應(yīng)體系的動態(tài)平衡，使釜內(nèi)反應(yīng)溫度更均勻、平穩(wěn)，單釜生產(chǎn)能力更高。2可編程控制器特點(diǎn)可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下

6、應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。其存儲器可存儲執(zhí)行多種操作的指令，因此是可通過軟件編程序的控制機(jī)，是與以往各種順序控制裝置有質(zhì)的區(qū)別。通過“數(shù)字式和模擬式輸入和輸出”與生產(chǎn)現(xiàn)場緊密相連，突出工業(yè)控制的目標(biāo)。值得注意的是可編程控制器應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須有較強(qiáng)的抗干擾能力，是與一般的微機(jī)系統(tǒng)不同的。正是由于可編程控制器是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其控制操作功能通過軟件編制確定

7、，在生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)線設(shè)備更新時，可不必改變PLC硬件設(shè)備，只需改變編程程序就可改變控制方案，具有良好柔性?？删幊炭刂破鞑捎么笠?guī)模集成電路，可靠性要比有接點(diǎn)的繼電器系統(tǒng)高得多。同時，在其自身的設(shè)計(jì)中，又采用了冗余措施和容錯技術(shù)。因此其平均無故障運(yùn)行時間超過二萬小時，而平均修復(fù)時間則少于10分鐘。另外，其輸入輸出采用了屏蔽、隔離、濾波、電源調(diào)整與保護(hù)等措施，提高了抗工業(yè)環(huán)境干擾的能力，使PLC適用于工業(yè)環(huán)境使用，可靠性大大提高。由于可編程控制器具備以上特點(diǎn)，它把微型計(jì)算機(jī)技術(shù)與開關(guān)量控制技術(shù)很好地融合在一起，還把連續(xù)量直接數(shù)字控制DDC技術(shù)加進(jìn)去，并且有與監(jiān)控計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的功能，因此其應(yīng)用十分廣

8、泛，幾乎覆蓋工業(yè)各領(lǐng)域，成為新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品，它與日前應(yīng)用于工業(yè)過程的各種實(shí)現(xiàn)順序控制設(shè)備相比較，具有明顯的優(yōu)勢。3聚合釜溫度控制系統(tǒng)控制方案控制核心采用西門子公司的可編程控制器（PLC）CPU222和觸摸式液晶顯示屏TP170,將聚合釜的釜內(nèi)溫度、夾套水溫、釜內(nèi)壓力等信號通過模擬量模塊EM235送入可編程控制器CPU222進(jìn)行處理后，控制電控蒸汽閥的開閉和電控冷水閥的開度，從而控制聚合釜溫度。如圖2。聚合釜、EM235模擬量模塊、可編程控制器CPU222、TP170型觸摸式面板進(jìn)行連接成一個系統(tǒng)，共四個系統(tǒng)進(jìn)行控制。圖2溫度控制硬件連接4編程說明根據(jù)設(shè)計(jì)出的流程圖就可編制梯形圖，整個梯形分三大部分：通用程序部分包括狀態(tài)的格式化，狀態(tài)器轉(zhuǎn)換啟動及狀態(tài)器轉(zhuǎn)換禁止，這是程序必不可少的部分；手動操作方式部分。由于這部分不需要復(fù)雜的順序控制只需要按常規(guī)繼電器的方法來設(shè)計(jì)梯形圖即可；自動操作部分。根據(jù)已設(shè)計(jì)出的梯形圖就可很方便地寫出程序清單，用編程器將程序裝入PC機(jī)的ROM中，經(jīng)過調(diào)試后即可投入運(yùn)行。5結(jié)束語把可編程序控制器應(yīng)用到聚合釜聚氯乙烯生產(chǎn)的溫度控制中，給系統(tǒng)帶來了高可靠性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性等一系列優(yōu)點(diǎn)。有效地改善溫度控制