聚氯乙烯生产中的聚合釜温度控制系统
聚合釜温度控制系统的设计
辽宁工业大学 PLC应用技术课程设计（论文）题目：聚合釜温度控制系统的设计院（系）：电气工程学院专业班级：测控092班学号：学生姓名：指导教师：起止时间： 2012.6.20～2012.7.3课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。
其中，温度是一个非常重要的过程变量。
例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和聚合釜的温度进行控制。
这方面的应用大多是基于单片机进行PID控制,然而单片机控制的DDC系统软硬件设计较为复杂,特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处,然而PLC在这方面却是公认的最佳选择。
随着PLC功能的扩充在许多PLC控制器中都扩充了PID控制功能,因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的，通过采用PLC来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此，PLC对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。
这也正是本课题所重点研究的内容。
本文分别就聚合釜的控制系统工作原理，温度变送器的选型、PLC配置、程序设计等几方面进行阐述。
通过改造聚合釜的控制系统具有响应快、稳定性好、可靠性高,控制精度好等特点，对工业控制有现实意义。
关键词：聚合釜；传感器；PLC；PID调节目录第1章绪论 (1)第2章课程设计的方案 (3)2.1概述 (3)2.2系统组成总体结构 (3)第3章硬件设计 (5)3.1PLC的选型和硬件配置 (5)3.2传感器的选择 (6)3.3变频器的参数设置 (7)第4章基于PLC温度控制系统软件设计 (8)4.1STEP7MICRO/WIN32软件介绍 (8)4.2系统PID算法及流程图 (8)4.2.1PID算法简介 (8)4.2.2PID算法的数字化处理 (9)4.3I/O分配 (13)4.4PLC外部接线 (14)第5章设计总结 (15)参考文献 (16)第1章绪论温度测量和控制对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。
用动态规划方法来实现PVC聚合釜的优化升温控制
州 师 范 大 学物 理 系物 理 专 业 ， 为 徐 州 化 工 设 计 研 究 院 自控 室 主 现 任 。曾 在《 氯碱 工 业 》《 、 聚氯 乙烯 》 志 上 发 表 数 篇 论 文 ， 多 次 在 杂 并
图 １ 聚合 釜 工 艺流 程
行 业 年会 论 文评 选 中获 奖 。
Ｈｕ ｎ ｅ ｇ ａｇＰ ｎ
（ ｚ ｏ ｅ ｉａ ｓｇ ｎ ｓ ａ ｃ ｎ ｔｔ ｔ ， ｚ ｏ ２ １ ０ Ｃｈｎ ） Ｘｕ ｈ ｕ Ｃｈ ｍ ｃ ｌ Ｄｅ ｉｎ ａ ｄ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓｉｕ ｅ Ｘｕ ｈ ｕ。 ２ ０ ７， ｉ ａ Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ｉｉ ｕ ｏ ｉ ｅｉ ｅ ｕ ｓｅ ｎ ｔ ｅｐ ｏ ｅ ｓｏ ｏ ｙ ｅ＇ ｈ ａｉ ｇ ｕ ｔ ｅ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｈ ｕｄ ｓｒ ｃ ： ｍ ｎｍ ｍ ｆｔ ｓｒ ｑ ｅ ｔｄ ｉ ｈ ｒ ｃ ｓ ｆｐ ｌｍ ｒ ｅ ｔ ｐ，ｈ ｅ ｅ ａｕ ｅｓ ｏ ｌ ｍ ｓ ｎ
生产 能力有 很 大程度 的影响 。 式 中
（） ￡—— 釜温 。
图 ２为 二 阶 函 数对 象 在 控制 过 程 的 ３种 温 度 曲线 。曲线 １表示 釜 内温度 升温 虽快 ， 但不 可避 免
有一 个振 荡过 程 ； 曲线 ２表 示 ， 无 振荡 但 升 温 时 虽
收稿 日期 ０ ６０ —１ 修 改稿 收 到 日期 ｛０ ６１ 一８ ２ ０ —８１ ； ２０ —１Ｏ 作 者 简介 黄 鹏 （ ９ １ ， ． 苏 丰 县 人 ，９ １ 毕 业 于 徐 １７ 一） 男 江 １９ 年
ｎ ｔ ｂ ｖ ｒｃ ａ ｇ ｎ ｅ ｅ ｃ ｈ ｅ ｃ ｉ ｎ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ． ｔ ｍｐ ｒ ａ ｔ ｏ ｕ ｌ ｙ ｏ ＶＣ ｙ ｄ ｎ ｍ— ｏ ｅｏ ｅ ｈ ｎ ｉ ｇ ｗｈ ｎ ｉ ｒ ａ ｈ ｔ ｅｒ ａ ｔ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ Ｉ ｉ ｏ ｔ ｎ ｒｑ ａ ｉ ｆＰ ｔ ｏ Ｓ ｆ ｔ ｂ ｙ ａ
70M3聚合釜PVC生产自动化控制过程
M WtCW (TWP TS ) M Vi CVP TVP CVS TS (QSi QPi ) QF
i
n
Mwt：将要加入的热脱盐水的质量，Cw：脱盐水的比热，Twp：实际混合体系温度，Ts:预测 要达到的温度，Mvi：已加入的物料质量，Cvp: 在当前时刻加入物料的比热，Tvp：当前加入 物料的温度，Cvs: 预测温度下的已加入物料的比热，Qsi：为对外的放热量，Qpi：对内的吸 热量，QF：为实际要加入物料固有热焓。 加入聚合釜的物料的组分是一定的，它们混合后的温度是要保证达到一固定的反应温 度， 它们的总热焓是一定的。 已加入釜内物料为达到这一温度所需要的热焓由未加入的物料 所多带的热焓进行传导。 Twp-TS为实际混合体系温度与预测混合体系温度之差， 当热脱盐水按计算出温度加入一 定量后，根据上述热量平衡模型计算出Twp-TS,利用得出的温度值对该模型进行在线参数修 正， 计算出剩余的热水需要带进的热量总量来决定下一步热水温度与流量的设定值， 此步骤
P水＝ 1.03 exp(70.435 (
7362.7002 6.9520 e 3 Tk 9.0 ln(TK ))) Tk
3614.0 3.0831 ln(TK ))) TK
P VCM 1.03 exp(31.076 (
TK:聚合釜内的绝对温度＝T＋273 随着反应的进行大量的 VCM 都转化成 PVC，PVC 颗料中吸附有一定量的 VCM，VCM 在聚合釜中的状态由富相状态变成不饱合状态，这时聚合釜的压力开始下降。由此可见，聚 合釜内的压力变化能直接的反应出聚合反应的情况， 所以大多厂家以聚合反应后期的压降作 为是否判断反应结束的依据。 在 DCS 中计算压降的方法： P 总压降（n）＝P 总压降(n-1)＋(P 釜当前- P 饱)/T 釜当前 In=In-1+1 P 平均压降=P 总压降/ In （每单位温度下的平均压降） P 判断压降＝P 饱-P 釜当前＋P 平均压降×T 釜当前 In：DCS 在 n 时刻的数据采集次数，P 总压降（n） ：DCS 在 n 时刻内压降总和，P 釜当前：每个 采样时釜内的压力，P 饱：聚合温度内的釜内饱合蒸汽压（也指聚合反应压力） ，T 釜当前：每 个采样时釜内的温度，P 平均压降：一定周期内的平均压降，P 判断压降：用于判断聚合反应是否结 束的压降。 当 P 判断压降大于 0.5Kgf/cm2 时 DCS 发出结束申请， DCS 计算平均压降来反映釜内压力下 降的速度，压降越快，平均降压值越大，反应结束的压降越小，即釜结束申请时的压力将会 大些，压降快时，加快反应的结束，以压降速度参与聚合结束的判断，对防止 PVC 颗粒塌 陷，表皮折叠起皱、破裂，保证树脂的疏松程度是非常有益的。当釜内的压力大于正常反应 压力 1.5 Kgf/cm2 时 DCS 将发出声光报警。 六、缩短反应时间，聚合反应后期的处理 补允加入引发剂和自加热两种方法对缩短聚合的反应的时间，是聚合反应后期处理的有 效方法。 补允加入引发剂。如果引发剂加入量不够或引发剂的活性不足，按照聚合反应时间已进 入后期，聚合的压降不明显，转化速率低，压力聚合的反应过程非常缓慢，PVC 的转化率 还达不到反应结束的要求，这时可向聚合釜内补加高效引发剂，以加快聚合的进行，缩短聚
PVC聚合釜温度控制方法
反应完毕后加入终止剂 ， 通过单体 回收系统将未反
应 的氯 乙烯单 体 回收再 利用 ， 回收完 成 后将 釜 内的
聚氯乙烯料浆经离心、 干燥后进行成品包装。 聚合釜温度控制是聚合工序控制的主要 内容 ，
收 稿 日期 ：０ ６１ －５ ２ ０ ．１１
作者简 介： 李建军 ， ，９ ０年 出生 ，９ ３年毕业 于太原 理工大学 ， 女 １７ １９ 工程师。现任 职于太化股份公司氯碱分 公司仪表分厂。
水， 为吸收聚合反应放热做准备 ； 第三阶段为初期反 应阶段。等待聚合反应进入平稳放热阶段。第 四阶
维普资讯
中图分类号 ： Ｑ ５ ． Ｔ ０２４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０４７ ５ （０ ７ ０ —０ ４０ １０ —０ ０ ２ ０ ）２０ ６ —３
１ 概 述
Ｐ Ｃ聚合反应机理复杂 ， Ｖ 是强放热反应 ， 过程 具有大滞后 、 大惯性 、 非线性等特点 ， 聚合温度控制 的效果将直接影响产品的质量及装置的正常运行 ， 因此必须严格控制聚合釜温度 ， 使其波动范围在指 定温度 的 ± ． ， ０２℃ 以减少聚合度分散性及转型。 聚合 釜 的温 度 控制 方 法很 多 ， 针对 太 原化 工 股 份公司氯碱分公司采用 的 Ｊ ０ ｘ３ Ｘ集 散控制系统 ０ 的特点及聚合釜的特点 ， 我们采用了程序控制、 随动 控制、 串级控制等多种方式相结合的组合控制方法 ， 并吸取 了数模控制的一些优点， 对聚合釜温度实施 了准确 的控制， 保证了生产工艺所要求的控制精度 。
／ — —— — — —、
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Ｉ 结束 ） － （
进 入升温 阶段 ，根据程 序设 定两个 阀门状态
聚氯乙烯聚合釜温度控制系统实现
／厶 Ｉ 、 ， 一 ｊ ｌ ！ 直
图 ｌ 温 度 控 制 过 程 示 意 图
成 为 企 业 增 强 竞 争 力 的 关 键 。聚 合 反 应 温 度 是 聚 氯 乙 烯
成 型 最 重 要 的控 制 指 标 之 一 ， 聚 合 反 应 期 间 ， 合 温 度 在 聚 过 高 会 影 响 产 品 质 量 ， 度 过 低 会 导 致 聚 合 反 应缓 慢 或 停 温
渡阶段要求时间最短 ， 要 求平稳 地进 入恒温 控制 阶段 ； 并 恒 温 阶 段 要 求 反 应 温 度 控 制 在 － ．５℃ 内 ， 保 证 产 品 质 ＋０ 以
差 控 制 在 土５Ｃ以 内 ， 而达 到 产 量 的提 高 ， 品 质 量 的 稳 定 。 。 从 产
关 键 词 ： 合釜 ； 序控 制； 编程控制 器 聚 程 可
中 图分 类 号 ： ３ １ ５ ＴＰ １ ． ２
文献 标 识 码 ： Ａ
量。
文章 编 号 ： ６ ２７ ０ （ ０ １ ０ — ０ ２０ １ ７ —８ ０ ２ １ ） ８０ ９ —２
温 度 升 高 ， 引 发 聚 合 反 应 ， 聚 合 反 应 产 生 足 够 的 热 量 并 当
进 入 过 渡 阶 段 ， 汽 阀 （ 热 水 阀 ） 闭 ， 套 通 过 冷 蒸 或 关 夹 水 调 节 阀 补 充 冷 水 ， 多余 的热 量 置换 出 去 。在 置换 过 程 将 中有 可 能 出 现 ： 夹 套 补 充 冷 水 加 得 太 多 ， 由 釜 内 置 换 ① 使 出去 的 热 量 太 多 ， 温 迟 迟 不 能 达 到 设 定 反 应 温 度 ； 夹 釜 ② 套 补 充 冷 水 加 得 太 少 ， 套 温 度 偏 高 ， 制 不 住 釜 内 温 度 夹 抑
PVC聚合釜温度自适应控制
构 成 一 个 串级 ＋ 程 ＋ ｕ ｚ Ｉ 自适 应 控 制 算 法 ， 控 制 系 统 分 Ｆ ｚ ｙ ＰＤ 其 框 图 如 图 ３所 示 。 在本 控 制 方 案 中 ， 调 节 器 采用 的是 ＰＤ 参 数 主 Ｉ 在 线 自整 定模 糊 控 制 ， 副调 节 器 采 用 的是 变 比例 控 制 ， 反 应 釜 在 的前 期 、 中期 和 后 期 对 比例 参 数 进 行 变 换 ， 要 用 于 对 扰 动 进行 主
动 ≤４（ ．～ ｌ） 。 －０ ２ ０ ５ ℃
１ 工艺 流 程 简 介 和 控 制 方 法研 究
如 图 １带控 制 点 的聚 合 釜 工 艺 流 程 图 所 示 ，采 用 大 流 量低 温差 循 环 冷 却 工 艺 ，供 热 介 质 为 饱 和 蒸 汽 ，夹 套 冷 却 水 为 工业 水 。 合 釜 反 应 过程 中 ， 过 夹 套 和 釜 内 ４根 内冷 管 带 走 聚 合 釜 聚 通 中物 料 聚 合 反 应 产 生 的 热 量 ，使 釜 温 在 聚合 反 应 过 程 中保 持稳
提 高 了控 制 系统 的动 态响 应 性 能 和稳 定精 度 。
关 键 词 ： 糊控 制 ， 数 自整 定 ， 比例 ， 程 模 参 变 分
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ
Ｔｈｓ ａｐ ａｉ ｉ ｔ ｌｒ ｉ ｄｅａ ａ ｄ ｏｎｉｅａ ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ｏ ＰＶＣ ｐｏｙ ｉ ｐ ｅｒ ｍ ｎｇ ｈｅ ａ ｇｅ ｔｍｅ ｌｙ ｎ ｎ ｌ ｎ ｒ ａａ ｔｒ ｉ ｓ ｃｓ ｆ ｌｍｅｒ ａ ｉ ｒ ａｃｏｒ ｅ ｐｅ ａｕｒ ｃ ｔｏ ｉ ｔ ｚ ｏｎ ｅ ｔ ｔｍ ｒ ｔ ｅ ｏｎｒ ｌ ｓ ｓｅｍ ，ｄ ｙｔ ａ ｏｐｔ ａ ｃａ ｃ ｅ＋ ｅ ｃ ｔｏ＋Ｆｕ ｚ ＰＩ ｅｄ ｓ ａｄ Ｓｔ ｐ ｏｎｒ ｌ ｚ ｙ Ｄ ａ ｄａｐ ｉｅ ｏｎｒ ｌ ｏｇｒｍ ｔ ａｃ ｉｖ ｈ ｍ ａｎ ｅ ｌｔ ＰＩ ｔ ｃ ｔｏ ｐｒ ａ ｖ ｏ ｈｅ ｅ ｔ ｅ ｉ ｒ ｇｕａｏｒ Ｄ ｐａａｍｅｔ ｓ ｒ ｅｒ
聚氯乙烯PVC聚合釜控制方案
聚氯乙烯PVC聚合釜控制方案一、系统概述PVC 聚合反应控制采用MACS 集散控制系统（简称DCS 系统）。
系统主要由操作站、控制站、通信总线、信号模块等组成。
DCS且系统的控制站直接与现场生产装置相连，它承担现场信号的实时采样、处理、控制、输出，并与操作站进行数据通信。
而操作站一方面接收操作人员的指令（人机会话），通过通信总线向操作站发送相应的命令，同时接收控制站回送的数据，并对这些数据进行显示、报警、存储、打印等。
DCS 系统内各个节点（操作站与控制站）之间的信息交换是通过通信总线来实现的，系统硬件原理图如图1。
PVC 聚合反应DCS 系统控制主要装置包括：聚合釜、回收系统、公用系统。
图1：PVC 聚合反应DCS系统结构图二、系统控制要求冷搅拌30分钟结束->升温，开热水上水阀及回水阀，通过夹套来加热聚合釜，诱发聚合反应->升温至切换温度，关热水上水阀及回水阀，开循环水回水阀->聚合反应，通过改变循环水阀位开度来控制反应釜内温度到要求的范围内—>反应釜压力低于出料压力(反应釜温度不变），方可出料。
此处循环水的目的是为了带走放热反应的多余热量，控制反应釜内的温度。
不同型号的树脂，要求控制的反应温度、反应压力等参数均不相同，需分别设置控制程序，各温度控制值 2.5℃为偏差报警限。
图2：聚合釜工艺流程图三、温度控制方案聚合釜温度控制基本上采用串级控制方案，以釜内温度作为主调变量，夹套水温作为付调变量，控制输出将调节循环水上水阀的开度。
同时，循环水回水阀处于开启状态。
下面将对釜合反应分两个阶段进行分析串接控制。
在反应前期（升温结束后备20分钟），釜温与反应温度设定值还存在较大偏差，如果立即投入带积分作用的定值串级控制，将会引起积分饱和，致使升温的过渡阶段温度超调。
所以在这一阶段，DCS系统采用变给定的串级控制，如图3所示。
图3 反应前期串接变给定控制上图中，串级控制器给定值SV将由程序设定模块PGSUi输出决定，给定值SV 将随时间t变化而逐渐增大；而SV-t关系曲线将由现场调试得出，此曲线起点为升温结束时的温度，终点为温度设定值，整个过程的时间为20分钟。
模糊控制在PVC聚合釜温度控制中的应用
回收ｖＩ ｃ
品
图 ｌＰ Ｃ生产 工 艺流程 Ｖ
聚合釜 内温度 即为反应温度 。聚合反应是在带有搅 拌的不锈钢反 应釜 内进行 ， 反应热是靠来 自密闭 回路冷却水塔 系统 的冷却水 ， 流经螺 旋半管式 聚合釜夹套 和釜 内四根冷却挡板 带出。聚合 反应是 由过氧化 物引发 剂引发 的，产 品的分子量取决于反应温度 。随着聚合反应的进 行， 聚合釜 中的物料体积会逐 渐缩 小 ， 为使釜 中的物料体积恒定 ， 充分 利用 传热面积 ， 在整个反应期 间 ， 需不断地 向聚合 釜 内注入无离 子水 ， 以补偿 物料体积 的收缩 。 当聚合反应达到预定 的终点时 ， 向釜 内加入终 止剂 ， 停止反应 。 有效地控制聚合反应温度是生产合格 聚氯 乙烯树脂 的关 键。聚合 生产中通过 夹套和釜 内 ４根 内冷管带走 聚合釜中物料聚合反应产生的 热量 ， 釜温在 聚合反应过程 中保持稳定直 至反应 结束。因此 ， 使 主要干 扰首先是从 聚合釜 内温度反应 出来 ， 但是 由于聚合 釜容量大 ， 温度滞后 比较大 ， 而且 聚合反应在反应 初期 、 中期和后 期的放热都是不 同的 ， 工 艺要求 釜内温度控制精度为 ± ．℃， ０１ 这样高的控 制要求 ， 单参数单 回路 调节 系统也是难 以满 足的。 为解决这些问题 ， 装置采用 了釜 内温度与夹
科技信息
职教 与成教
模 糊控制在 Ｐ ＶＣ聚 合 釜温 度 控 制 巾硇 应 用
湖南化 工职 业技 术 学院 自动 化 系 戴 焰 明 何 涛
［ 摘 要］ 本文针对 Ｐ ＶＣ聚合釜釜 内温度控制 系统的大时滞和非线性等特点和 目前采用釜内温度 串级控制 系统的不足， 出一种采 提 用基于模糊控制原理的 ＰＤ 参数 自整定控制 的方案 ， Ｉ 实现 Ｐ Ｄ参数依 据不同的生产 负荷进行 自我调整 。实践证 明提 高 了控 制器的 Ｉ 动 态响应性能 ， 高了控制器的控 制精度 。 提
聚氯乙烯聚合反应监控系统的设计
般 的微 机基础 和 自控 技 术就 可进行 软件设 计 。 对 于注水 系统 的水压 控制 以及 注水流 量控 制采
值； 反应临近结束 ， 出料时间到。所有注水系统全部
由微机控 制 。
对 于 所 有 重 要 数 据 都 有 历 史 趋 势 曲线 ，并 用
用单 回路调 节 。 对 于 釜温控 制采 用 串级 调 节 ， 由测
Ａ ＡＭ一 ０ ７ 块 ，使 用 Ａ ＡＭ＿ ０ １ Ｄ ４ １模 Ｄ ４ ２ 模块 控 制调节
阀 ，开 关 阀 的控 制 输 出用 的是Ａ Ａ ４ ６ 模 块 ， Ｄ Ｍ一 ０ ０ 通
定 值 ， 允 许报 警 ， 不 当温度 达 到设 定 值 以后 ， 果 釜 如
温超过设定偏差值的± ．℃就可以报警提示操作人 ０ ５
聚合工序现有聚合釜７台，聚合 反应温度控制 串级调节 回路７ ， 个 注水 系统单回路调节６ ， 个 检测
点 共计４ １个 ， 控制 点达 ３ ５个 。利用 Ａ ｃｓ２０ 设计 ｃｅｓ０ ０
了１ 个数 据 表格 ，对 所有 重要 数据 进 行 自动记 录 并
益。使用本套系统 ， 最大的优点是投入资金少 ， 安装
段 时 间后 注水 流量 增大 直至 注水结 束 。注水 过程
展和变 化 时有着 极大 的灵 活性 ，可设计 成 全冗余 结
构 ， 有报 表系 统和 图库 系统 ， 能 强大易用 。具有 具 功
一
共 分 为３个 时段 ： 始第 一段 注 水 ； 二 段 注 水期 ； 开 第
注水 结束 。 注水 流量 和注水 时 间段可 以任 意调整 ， 但 注水结 束必 须满 足２个 条件 ，即注水 总量达 到设 定
员 ， 应期 间釜 温调 节 由微 机 自动控制 。反 应后 期 ， 反
PVC聚合釜温度自控改造与优化
中图分类 号 ： Ｑ ２ ． Ｔ ３ ５３
文献标 识码 ： Ｂ
文章编 号 ：ｏ ９ １８ （０ ２０ — ０ ４ ０ １ ０ — ７ ５２ １）６ ０ １— ３
Ｒｅ ｏ ｍ ａ ｉ ｎ ａ ｐ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｕ ｏ ａ ｉ ｏ ｔ ｏ ｆＰＶＣ ｆｒ ｔｏ ｎｄ ｏ ｔｍ ｚ ｔｏ ｆａ ｔ ｍ ｔｃｃ ｎ ｒ ｌ ｏ
ｐ ｌｍ ｅ ｉｅ ｏｙ ｒｚ ｒ
Ｘ／ Ｚ ｎ － ａ ｇ Ｅ ｈｏ ｇ ｙ ｎ
（ｕ ｎ ｘ Ｌｕ ｕ ｈｏ－ ｌａｉ ｏ Ｌｄ， ｉｚｏ ４ ６ ０Ｃ ｉａ Ｇ ａ ｇｉ ｉｈ ａＣ ｌ ａ ｌＣ ． ｔ． ｕｈ ｕ５ ５ ０ ，ｈｎ ） ｒ ｋ ， Ｌ
Ａｂ ｔ ａ ｔＵｓｎ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｍｅ ｓ ｉ ｇ ｄ ｖ ｃ ｏ ｍｅ ｓ ｒ ｈ ｏ ｙ ｒｚ ｔｏ ｅ ｃ ｏ ｌ ｒ ｎｄ ｔ ｏ ｌ ｓ ｒ ｃ ： ｉ ｇ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ａ ｕｒｎ ｅ ｉｅ ｔ ａ ｕ ｅ ｔ ｅ ｐ ｌ ｍｅ ｉａ ｉｎ ｒ ａ ｔ ｒｓｕｒｙ ａ ｈｅ ｃ ｏｉ ｔ ｗａｅ ｕ ｌ ｔｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ，ｓｎ ａ ｃ ｄ Ｄ ｏ ｔｏ ｔ ｏ ｏ ｃ ｎｔｏ ｈ ｏ ｏ ｏ ｌ ｔｒ ｎ ｏ ｔ ｔ ｒｏ ｔｅ ｅ ｅ ａｕ ｅｕ ｉ ｇ ｃ ｓ ａ ｅ ＰＩ ｃ ｎ ｒ ｌｍｅ ｈ ｄ ｔ ｏ ｒｌｔ ｅ ｆ ｗ ｆｃ ｏ ｉ ｗａ ｅ ，ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎｇ
摘 要 ： 过 测 温 装 置 测 得 聚 合 釜 内浆 料 和 冷 却 水 出 口的 实 时 温 度 ， 用 串级 ＰＤ 控 制 方 法 控 制 冷 － 通 采 Ｉ ／ 水 流 量 ， 而 控 制 聚 合 釜 内的 浆 料 温 度 。 从 关 键 词 ：０ｍ 聚合 釜 ； ７ 串级 控 制 ；Ｉ Ｄ Ｓ 智 能 定 位 器 ； 能 温 度 变 送 器 ＰＤ； Ｃ ； 智
聚氯乙烯聚合反应过程温度控制策略
齐鲁石油化工，2020,49(2)：159-161QILU PETROCHEMICAL TECHNOLOGY 计算机与应用聚氯乙烯聚合反应过程温度控制策略刘亚南（中国石化齐鲁分公司运行维护中心，山东淄博255400）摘要:介绍聚氯乙烯聚合反应温度控制工艺流程、控制的难点及解决方法°针对聚合釜温度控制对象滞后性较大，同时要求超调量小的工艺特点，设计1套程序控制和串级分程控制相结合的方案，使聚合釜温度控制在设定值土0.55,提高了产品质量°关键词：聚合反应温度串级分程控制积分饱和超调中图分类号:TQ325.3文献标识码：B文章编号：1009-9959（2020）02-0159-04聚氯乙烯（PVC）树脂是由氯乙烯单体聚合而成的热塑性高分子聚合物3近年来已发展到100多个品种，主要采用悬浮法生产3悬浮法PVC树脂产品的牌号一般按照相对分子质量（聚合度）大小来划分，目前商业化的PVC树脂产品的聚合度范围在500-1700°中国石化齐鲁分公司氯碱厂PVC树脂生产采用悬浮聚合间歇生产工艺，产量达230kt/a,主要生产S-700、S-1000等6种牌号产品°由于PVC树脂的加工应用对树脂的相对分子质量及其分布都有严格要求，而PVC的相对分子质量随聚合温度的增高而降低，工业上主要通过控制聚合反应温度来调节PVC树脂的相对分子质量，并形成不同型号的树脂品种°由于氯乙烯聚合属于强放热反应，因此及时撤出反应热、严格控制聚合温度是控制PVC树脂相对分子质量及其分布、保证产品质量的关键打该聚氯乙烯工艺属于典型的间歇型生产工艺，装置初建时采用DDZ-皿型仪表控制，许多操作需要人工手动完成，通过自行设计改造，实现了生产全过程自动化控制，从加料、升温、聚合、水洗等整个过程按DCS内部设定的批量程序顺序执行°其中，程序控制和串级分程控制相结合的方案，使聚合釜温度控制在设定值上下0.55范围内波动°1聚合温度控制1.1氯乙烯悬浮聚合反应原理⑶氯乙烯悬浮聚合是将液态氯乙烯在搅拌作用下分散成液滴，悬浮在溶有分散剂的水介质中，每个液滴相当于一个聚合体系、溶于单体的引发剂在聚合温度下分解成自由基、引发氯乙烯聚合°随着聚合的进行，聚合速率或放热速率渐增，放出的热量须由冷却水及时带走，使传热速率与放热速率相等，保证聚合温度恒定，确保聚氯乙烯达到预定聚合度⑶°1.2聚合温度控制PVC聚合反应温度的控制分为升温控制阶段和恒温控制阶段°升温过程是聚合温度控制的第一阶段，其作用是将聚合釜内的物料升温至工艺要求的设定温度，以便引发聚合反应°该阶段的任务在于使聚合釜快速升温，升温到特定温度时，将聚合釜夹套内的905热水快速置换为85冷却水（此时温度称为拐点），为吸收聚合反应放出的热量做准备°拐点选取过高，聚合釜内温度波动就会过大，势必延长平稳过渡到恒温阶段的时间，导致分子量分布变宽，影响产品质量;拐点选取过低，釜内温度需要较长时间才能达到设定温度，同样会导致分子量分布变宽°在恒温控制阶段，聚合釜内温度与夹套温度达到平衡，聚合反应趋于平稳，这时通过夹套冷却收稿日期:2020-03-30；修回日期:2020-06-04°作者简介:刘亚南（1984—）,男，山东省淄博市人，工程师°2009年毕业于青岛大学自动化专业，硕士，现为中国石化齐鲁分公司运维中心氯碱仪表车间技术员°电话：157****9257；E-mail:35920668@。
聚合反应釜串级控制系统原理
聚合反应釜串级控制系统原理
聚合反应釜串级控制系统是一种用于化工生产过程的自动化控制系统。
它通过
联动控制多个反应釜，在保持稳定的前提下，实现高效的生产过程。
该系统的原理主要包括三个方面：反应釜控制、串级控制和聚合控制。
首先，反应釜控制是指对单个反应釜中的温度、压力、物料流量等参数进行监
测和调节。
通过传感器实时获取反应过程中的关键参数，并传递给控制器，控制器根据事先设定的目标值和控制策略，自动调节反应条件，以实现所需的化学反应。
这种反应釜控制可以保证单个反应釜中的稳定操作。
其次，串级控制是在多个反应釜之间建立相互联系的控制系统。
在串级控制中，相邻的反应釜之间通过物料的传递进行耦合。
控制器会根据前一个反应釜的输出，来调整后一个反应釜的输入，以保持串级反应的稳定性。
串级控制可以降低反应釜之间的传递延迟，提高反应的效率和一致性。
最后，聚合控制是将多个串级控制系统综合起来，形成整个聚合反应釜串级控
制系统。
在聚合控制中，各个串级控制系统通过信息交互和调节，协同工作，以实现更加复杂的反应过程。
聚合控制可以在不同釜之间进行物料的均衡分配，以及对整个系统进行全局优化。
通过聚合控制，反应釜串级控制系统能够适应不同的工艺要求，并保持整个过程的稳定运行。
总之，聚合反应釜串级控制系统的原理是通过反应釜控制、串级控制和聚合控
制三个方面的协同作用，实现化工生产过程的自动化、高效和稳定运行。
这种控制系统的应用可以大大提高生产效率，降低生产成本，同时保证产品质量的稳定性。
聚氯乙烯生产中的聚合釜温度控制系统
91科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 工 业 技 术聚氯乙烯聚合工艺简单来说就是将氯乙烯、水、分散剂等按一定比例加入聚合釜,经搅拌形成悬浮体系,然后加入引发剂引发聚合反应。
聚合反应温度是聚氯乙烯成型最重要的控制指标之一,在聚合反应期间,聚合温度过高会影响产品质量,聚合温度过低会导致聚合反应缓慢或停滞,直接影响反应速度和树脂质量。
因此,如何保持聚合期间反应温度的恒定成为聚合反应的一个重点特征。
聚合反应是一个放热反应,撤热系统主要由夹套、回流冷凝器、内冷挡板三部分组成。
它们都是通过聚合釜主温度控制点进行调节来控制冷却水的流量,使聚合釜的温度保持在设定范围内。
1 聚合反应的机理分析聚合反应为放热反应,而且是放出热量剧烈的反应。
聚合反应在釜内进行时,放出的热量中大部分由夹套内充入的冷却水带走,其余热量由回流冷凝器、或内冷挡板带走,目标是使聚合温度在反应期间保持恒定。
因为大部分的热量由夹套水带走,因此,聚合釜温度控制方案一般都是以夹套水为主要变量。
此过程一般说具有以下动态环节:冷却水,反应物,聚合釜本身的热容,夹套及内层,测温元件的滞后等等。
而且每个环节在进行动态下的热平衡分析时又都是相互影响的。
我们知道尽管测温元件的热容很小,但时间常数约有几十秒,所以作为一动态环节进行理论分析时,总是希望能把一些问题简单化。
如上述环节中,夹套中有一定的热容,但不锈钢材料的导热系数相对较大,另外,夹套内尽管热阻很大,但毕竟较薄,所以一般把夹套内层和夹套温度看成均匀的。
由于聚合釜在结构上设置了搅拌器(搅拌器分上、中、下三层叶片),在聚合时,我们可以把釜内各处的温度看成是均匀的,这样聚合温度的动态平衡主要决定于釜内瞬时热量的平衡,即聚合釜内温度变化过程应等于反应放出的热量与夹套冷却水除去热量的差值。
在聚合反应期间,一旦受到某一随机性干扰,使聚合温度上升,此时系统如不及时增加冷却水量用来降温,那么瞬时产生的热量就会上升,反过来又促使聚合温度升高,这样带来了温度的一个恶性增长。
聚氯乙烯聚合反应过程温度控制策略曹川蒙张瑞彪贺自雄
聚氯乙烯聚合反应过程温度控制策略曹川蒙张瑞彪贺自雄发布时间：2023-06-19T01:05:00.238Z 来源：《中国科技人才》2023年7期作者：曹川蒙张瑞彪贺自雄[导读] 随着我国经济实力的快速提升，我国迎来了高速发展的全新时代，聚氯乙烯的应用范围愈加广泛。
聚氯乙烯即生产中随处可见的PVC材料，由于其来源广泛，同时制备成本相对较低、质量较轻，同时在施工与保养工作中相对方便，除了这些聚氯乙烯材料本身的属性以外，聚氯乙烯在实际的化工生产过程中还具备高强度、高耐油性、高耐药性、强电气性等特点，由于聚氯乙烯具备上述诸多优点，因此聚氯乙烯被广泛应用于板材、日常用品的制备。
虽然聚氯乙烯具备诸多的优点，但是聚氯乙烯却存在韧性、耐热性差，使用寿命短等缺点，这对于聚氯乙烯的进一步推广造成严重阻碍。
内蒙古宜化化工有限公司内蒙古自治区乌海市 016040摘要：随着我国经济实力的快速提升，我国迎来了高速发展的全新时代，聚氯乙烯的应用范围愈加广泛。
聚氯乙烯即生产中随处可见的PVC材料，由于其来源广泛，同时制备成本相对较低、质量较轻，同时在施工与保养工作中相对方便，除了这些聚氯乙烯材料本身的属性以外，聚氯乙烯在实际的化工生产过程中还具备高强度、高耐油性、高耐药性、强电气性等特点，由于聚氯乙烯具备上述诸多优点，因此聚氯乙烯被广泛应用于板材、日常用品的制备。
虽然聚氯乙烯具备诸多的优点，但是聚氯乙烯却存在韧性、耐热性差，使用寿命短等缺点，这对于聚氯乙烯的进一步推广造成严重阻碍。
关键词：聚氯乙烯；聚合反应过程；温度；控制策略引言聚合反应是由低分子单体合成高分子聚合物的反应。
聚氯乙烯即是由氯乙烯单体通过自由基相结合聚合成一定聚合度的高分子树脂。
按其聚合度的不同分为不同的型号，而聚合度仅取决于聚合温度，与引发剂、转化率等没有关系。
1聚氯乙烯特点（1）熔点不固定。
虽然在低温环境下，聚氯乙烯能够维持良好的平稳性、强度，但是在高温状态下，会出现软化现象，甚至是流体现象。
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Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｏ Ｅ ＆Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ０ Ｌ ０ Ｇ Ｙ
聚 氯 乙烯 生 产 中 的 聚合 釜 温 度控 制 系 统
王 立 伟 （ 齐鲁石 化公 司氯 碱厂仪 表车 间 山东淄博 ２ ５ ５ ４ １ １ ） 摘 要： 介 绍 了聚合 釜生 产聚氯乙烯工 艺中的温度控 制策略 ， 根据 工 艺包要 求及 生产 厂要 求 ， 仪表控 制 系统使 聚合 反应 温度 控制在合 理范
个 理 想 的 控制 方案 ， 以 满 足生 产 需 要 。
便 使 ＶＣＭ 气体 能 充 分 回收 。
１ 聚合反 应的机理分析
聚 合 放热 由夹 套 、 回 流冷 凝 器 、 内冷 挡
在 回收 中主 调 节 器 温 度 设 定 到 Ｔ， ， 主、 合阶段控制 定值 ， 预 先 设 定 在 控 制 器 设 计库中， 在聚合升温 、 聚 合 和 回收 升 温 过 程
主 温 度控 制 点进 行 调 节 来 控 制 冷 却 水 的 流 克 服 时 间 常 数 的 增 加 和 滞后 时 间 增加 对 对 ＶＣＭ气 体 要 进 行 回收 。 回收 前 要 对 釜 内 物
象 的 影响 ， 对于 聚 合釜 温 度控 制 必须 选 用一 料 升温 ， 使 气 体 从 聚 氯 乙 烯 浆料 中 分 离 ， 以
放 出热 量少 ， 只 用 ＴＶ一２ ２ ２ ／Ｎ一２ 小 口径 阀
温 度 过 低 会 导 致 聚 合 反应 缓 慢 或 停 滞 ， 直 总物 料的 热容 量在 不断 增加 ， （ 因为 Ｐ ＶＣ 的比
持 聚 合 期 间 反 应温 度 的恒 定 成 为 聚 合 反 应
门调 节 即可 ， 随 着 反 应 时 间 的 延续 ， 反 应 速 此 时ＴＶ 一２ ２ ２ ／ Ｎ一１ ， ２ 两 阀 同 时进 行 调 节 ，
定 偏差 。 聚合反应结束后 ， 为 了减 少 聚 氯 乙
接 影 响 反 应速 度 和 树 脂 质 量 。 因此 ， 如 何 保 热 Ｃ ｐ ｖ ＿ － Ｏ ． ４ ２ 大 干ＶＣ Ｍ的 比热 ｃ ＝ ０ ． ３ ５ ） 热 度 加 快 ， 放 出 热 量 增加 ， 冷却水量需加 大 ， 阻、 热 容 的 增加 ， 使 得对 象 的 时 间常 数增 加 ， 的一个重 点特征 。 聚 合 反 应 是 一 个 放 热 反 滞 后现 象 严 重 ， 特 别到 了反应 后期 这 种 现象 以 带 走 反 应 热 ， 使 聚 合 温 度 控 制 不超 过 规 使对 象 的 动 态 特 性 越 来越 坏 。 应， 撤 热 系统 主 要 由 夹 套 、 回流 冷 凝 器 、 内 更 为 严 重 ， 冷挡板三 部分组成 。 它 们 都 是 通 过 聚 合 釜 为 了克 服随 机 干 扰对 反 应 温度 的 影 响 ， 量， 使 聚 合 釜的 温 度 保 持 在 设 定 范 围 内 。 烯浆 液 中ＶＣＭ的 含 量 ， 对 釜 中 没 有 反 应 的
节 阀采 用分 程 调 节 ， 不 但 适 应 了生 产需 要 ，
Ｄ方 式 到Ｐ Ｉ Ｄ方 式 ， 与 聚 聚 合反应 为放热 反应 ， 而 且 是 放 出 热 板 三 部 分 吸 收 ， 三个 变 量 同时 计 算 ， 将 增加 副 调 节 器 参 数 由Ｐ 鼍剧 烈 的 反应 。 聚 合 反应 在 釜 内进 行 时 ， 放 控 制 难 度 ， 因此 ， 聚 氯 乙 烯两 套装 置的 温 度 出 的 热 量 中 大 部 分 由夹 套 内充 入 的 冷 却 水 控 制 系统 都 将 内 冷 挡板 的撇 热 量 固定 ， １ ＃ 带走， 其 余热 量 由 回流 冷 凝 器 、 或 内冷 挡 板 聚 氯 乙 烯 装 置 的 回流 冷 凝 器 的 撤 热量 也 固
恒定。 因 为 大部 分 的 热 量 由夹 套水 带 走 ， 因
变 量。
带走 ， 目标 是 使 聚 合温 度 在 反 应 期 间 保 持 定 ， 聚 合 釜 温 度控 制 系 统 只 有 夹 套 水 一 个 中 控 制 器的 指标 值 是 一 定 的（ 如： ５ ８℃ ） 调
围之 内 。
关键词 ： １ ２ ７ １ １ １ 。 聚合釜 聚氯 乙烯温度 控制 系统 串级控 制 系统 中图分 类 号 ： Ｔ Ｐ ３ Ｉ １ ． ５ ２ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ： ｌ ６ ７ ２ — ３ ７ ９ １ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ （ ｃ ） 一 ０ ０ ９ １ — ０ １ 聚 氯 乙烯 聚 合 工艺 简单 来说 就是 将 氯 使 温 度 下 降 ， 可能 使 聚 合 反 应 因 其停 止 。 另 目的 是 为 了 消 除 系 统 余 差 ， 提 高 调 节 品 质
随 着 聚 合 反 应 时 间的 增加 ， 反 应 速 度 加 指 标 。 聚 合 反 应 开始 后 ， 为 了带 走 反 应 放 出 乙烯 、 水、 分 散 剂 等 按 一 定 比 例 加 入 聚 合 外 ， 快 ， 放 出热 量 增 加 ， 所 以 冷却 水 量 也 要 不 断 的热 量 ， 保 持 釜 温恒 定 ， 需 改 变 进 入 夹 套 的 釜， 经 搅 拌 形 成 悬 浮体 系 ， 然 后 加 入 引 发 剂 增加 。 从 以上 分 析 可 看 出 ， 对 夹 套 冷 却水 的 冷 却 水量 ， 其量 通 过 调 节阀 ＴＶ－２ ２ ２ ／Ｎ一１ ， 引 发 聚 合反 应 。 聚 合 反 应 温 度 是 聚 氯 乙 烯 控 制 是 必 不可 少 的 。 再 是 ， 随 着聚 合 过 程 的 ２ 进 行 调 节 。 反应 一 开 始 ， 由于 反应 速 度 慢 ， 成 型 最 重 要 的控 制 指 标 之 一 ， 在 聚 合 反 应 期间， 聚合 温 度 过 高 会 影 响 产 品 质量 ， 聚 合 进 行 ， 传 热 过程 的热 阻在 增 加 ， 且聚合釜内