过程控制聚合釜温度控制系统的设计
聚合釜设计
间歇反应的过程控制系统设计一、被控对象工艺流程概述被控对象为过程工业常见的带搅拌釜式反应器系统，属于间歇反应过程。
其工艺流程图如图1所示：图1 间歇反应工艺流程图工艺设备包括：两台高位计量罐，其中A物料计量罐液位L2，入口阀V3，出口阀V4，A物料泵及泵电机开关S4；B物料计量罐液位L3，入口阀V2，出口阀V5，B物料泵及泵电机开关S2。
C物料下料流量F6，C物料下料阀V6。
带搅拌器的釜式反应器，反应器内主产物浓度A，反应温度T1，液位L4，反应物出口流量F9，出口阀V9，出口泵及出口泵开关S5（开关）。
反应器蛇管冷却水入口流量F7，蛇管冷却水阀V7；反应器夹套冷却水入口流量F8，夹套冷却水阀V8；反应器夹套加热蒸汽阀S6（开关）。
反应器放空阀V5，反应器搅拌电机开关S8，高压冷却水阀V10。
间歇反应流程中相关设备尺寸如下：（1） 反应器（釜）每釜容积2500升（最大容积2800升），直径1400mm，高度2000mm，浆式搅拌器（体积忽略不计），转速90r.p.m，搅拌电机功率4.5kw（2） A物料计量罐容积180升，直径500mm，高度900mm，正常液位640mm（溢流管高度）（3） B物料计量罐容积270升，直径600mm，圆筒形部分高度800mm，圆锥形部分高度520mm，正常液位1000mm（溢流管高度）（4） A物料计量罐、B物料计量罐底到反应釜顶高差1500mm（5） A物料上料管、下料管，B物料上料管、下料管的公称直径Dg40mm（6） 反应器蛇管冷却水水管公称直径Dg50mm（7） 反应器夹套冷却水水管公称直径Dg65mm（8） 反应物出料管公称直径Dg70mm其测控条件如表1.1所示：表1.1 测控条件一览表L2 A物料计量罐液位最高640mmL3 B物料计量罐液位最高1000mmL4 反应器液位最高1600mmT1 反应温度℃P7 反应压力 MPa（绝压）F2 B物料上料流量最大8.1t/hF3 A物料上料流量最大9.72t/hF4 A物料下料流量最大9.05t/hF5 B物料下料流量最大8.68t/hF6 C物料下料流量最大42.77t/hF7 反应器蛇管冷却水入口流量最大42.84t/hF8 反应器夹套冷却水入口流量最大72.84t/h其设备参数如表1.1所示：表1.1 设备参数一览表S2 B物料上料泵开关开、关两种状态S4 A物料上料泵开关开、关两种状态S5 反应物出口泵开关开、关两种状态S6 反应器夹套加热蒸汽阀（开关阀）S8 反应器搅拌电机开关开、关两种状态V2 B物料上料阀开、关两种状态V3 A物料上料阀开、关两种状态V4 A物料下料阀开、关两种状态V5 B物料下料阀开、关两种状态V6 C物料下料阀V7 反应器蛇管冷却水入口阀V8 反应器夹套冷却水入口阀V9 反应物出料阀开、关两种状态V10 高压水入口阀开、关两种状态二、被控对象分析及控制系统综述缩合反应工序历经下料、升温、保温、出料及反应釜清洗阶段，最重要的是升温和保温两个阶段。
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。
聚合釜的热量衡算
聚合釜的热量衡算一． 聚合釜的热量衡算聚合釜的操作控制，主要是升温和反应操作。
由于聚合反应中链的引发阶段是吸热过程，需要从釜外供给所需热量。
在链的增长阶段则是放热过程，需要将釜内的热量及时移除，将反应温度平稳的控制在规定值（选用偶氮二异庚腈为引发剂，聚合反应在57℃左右时发生）。
这两个过程可分别向夹套中通入加热蒸汽和冷却水来完成。
聚合釜生产操作周期分配操作清釜进水进VCM冷搅拌 升温反应出料总计时间/min2015152030270203901、 升温期的热量衡算（以70m 3为例计算）升温阶段是物料由25℃加热至56.2℃，升温时间0.5小时。
此阶段加热介质为饱和蒸汽，压力为0.4MPa ，温度为142℃。
也即此阶段所需的总热量是釜体及釜内物料升温达到聚合条件所消耗的热量。
即升温过程中，釜内物料主要是去离子水（分散剂含量甚微，可并入水中一起计算），VCM 单体。
33m 3的釜重27ton, 70m 3的釜重45ton 已知条件如下表：名称重量B kg 初t ℃ 终t ℃ △t ℃ p C kJ/（㎏·℃）水46205.7302不含二次用水2557324.2单体 29849.3206 255732取1.4212釜体取釜体自重45000 2557320.504去离子水（助剂等）升温所需消耗的热量：BkJ 385.621004625-572.47302.46205t -P =⨯⨯=⋅=）（）（初终水水水t C W QVCM 单体升温消耗的热量：Q 单体=W 单C p 单(t 终−t 初)=29849.3206×1.4212×(57−25)=1357499kJ/B釜体升温消耗的热量：B kJ 72576025-57504.045000t -tC W Q P =⨯⨯=⋅=）（）（初终釜釜釜消耗的热量都是由加热介质饱和蒸汽提供的。
Q 蒸汽=Q 水+Q 单+Q 釜=8293305kJ/B当达到聚合条件（温度升到57℃），进入恒温反应阶段。
过程控制原理
例题1、图所示是一反应器温度控制系统示意图。
A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度保持不变。
试画出该温度控制系统的方块图,并指出该控制系统中的被控对象、被控变量、操纵变量反可能影响被控变量变比的扰动各是什么? 反应器温度控制系统中被控对象为反应器；被控变量为反应器内温度；操作变量为冷却水流量；干扰为A、B 物料的流量、温度、浓度、冷却水的温度、压力及搅拌器的转速等。
反应器的温度控制系统的方块图如图所示。
例题2、某化学反应器工艺规定操作温度为(800土l0)℃。
为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。
现运行的温度控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图所示。
(1)分别求出最大偏差、余差、衰减比、过渡时间(温度进入按土2％新稳态值即视为系统已稳定来确定)和振荡周期。
(2)说明此温度控制系统是否满足工艺要求。
最大偏差：A＝45℃。
余 差：C ＝5℃。
衰减比：：n=4：1 过渡时间：Ts ＝25min 振荡周期：T ＝13min 。
该系统满足工艺要求。
例题3、某一标尺为0—500℃的温度计出厂前经过校验，其刻度标尺各点的测量结果为：（（2）确定仪表的允许误差及精度等级；（3）经过一段时间使用后重新校验时，仪表最大绝对误差为土8℃，问该仪表是否还符合出厂时的精度等级？解：首先计算出各点的绝对误差，找出其中的最大绝对误差在400℃这点，其值为℃；故该温度计的精度等级确定为1.5级；（3）当仪表最大绝对误差变为土8℃后，相对百分误差已经超过了1.5级仪表的最大允许相对百分误差1.5%，故已不符合仪表出厂时的精度要求。
max 4064006∆=-=max 6*100%*100% 1.2%5000δ∆===-允量程8*100% 1.6%5000δ==-例题4、如图所示，分度号为K 的热电偶错用了分度号为E 的补偿导线。
但极性连接正确。
试问：(1)当t=400 C 、t1＝30℃、t0＝20℃时，仪表指示值与正确使用补偿导线比较是变大还是变小?(2)当t ＝400℃、t1＝20℃、t0＝30℃时．则仪表的指示如何变化?(1)若错用了补偿导线，则热电势 为：若用正确的补偿导线 与t 1无关， 热电势为两者相比之下可看出，由于错用了补偿导线，仪表的指示值偏高了（2）若错用了补偿导线，则热电势 为：若用正确的补偿导线 与t1无关，热电势 为),(0t t E mVE E E E E E t t E t t E t t E E E K K E K E K 801.15192.1801.1203.1395.16)0,20()0,30()0,30()0,400()20,30()30,400(),(),(),(0110=-+-=-+-=+=+=),(0t t E ),(0t t E mVE E E t t E t t E K K K K 579.15)0,20()0,400()20,400(),(),(00=-===),(0t t E mVE E E E E E t t E t t E t t E E E K K E K E K 988.14801.1192.1798.0395.16)0,30()0,20()0,20()0,400()30,20()20,400(),(),(),(0110=-+-=-+-=+=+=),(0t t E ),(0t t E mVE E E t t E t t E K K K K 192.15)0,30()0,400()30,400(),(),(00=-===两者相比之下可看出，由于错用了补偿导线，仪表的指示值偏低了例题5、对于图中的聚合釜温度控制系统，（1）这是什么系统？画出系统框图。
聚酯聚合反应分层温度控制系统
从室 温开 始加 热 ， 求 温 升 曲线 平 稳 ， 要 ２ ｈ左 右 升 至设定 温度 ６ ℃ 。 ５ １２ 恒 温 （ ． 聚合 反应 ） 阶段 温度 严格 控制 在６ ５℃ ， 差在 ±０ ５℃ 以 内 ， 温 ． 持 续 时 间为 ２ 。 ２ｈ
ｍｏ ｉｏ ｉ ｇ ｎ ｔｒｎ ．
Ｋｅ ｒ ｓ： ｙ ｗｏ ｄ ＤＤＣ ｙ ｔｍ ； ｐ ｌｒ ａ ｔｏ ｓ ｓｅ ｏ ｙ ｅ ｃｉ ｎ；ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｓ ｎ ｏ ； ｒ ｇ ｌｔｎ ａｖ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｅ ｓ ｒ ｅ ｕ ａｉ ｇ ｖ ｌ ｅ； ｓ ｐ ｒｏ － ｕ ｅ ｉｒ ｍａ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｈ ｐ ｌｍｅ ｚ ｔｏ ｃ ｕ ｄ ｏ ｐ ｌ ｅ ｔ ｒ ｏｙ ｅ ｃｉ ｎ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｔ ａ ｔ Ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｔ ｅ ｏ ｙ ｒ ａ ｉｎ ａ ｌ ｒ ｎ ｏｙ ｓｅ ｐ ｌ ｒ ａ ｔｏ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｏ ｅｓ
・
７ ２・
吉 林 工 程 技 术 师 范 学 院 学 报
２１年 ２ ， 温 应 作 为 控 制 系 统 主 釜 环 回路 ， 夹套 温度 为副环 回路 ， 而可 组 成 串级 分 程 从 控 制 系统 ， 这样 可 使 扰 动在 影 响 主 环 之前 由副 环 调 节， 减少 了非 线性 影响大 大提 高 了稳 定性 。
１ ３ 降温 （ ． 结束 ） 阶段
２ 时 ， ２ｈ 物料 聚合 反应 结 束 ， Ｄ Ｄ Ｃ系 统用 ２ｈ逐 渐 完 成 降温至 ５ ℃ 。 ０
升温 、 恒温 、 温 过 程 中 ， Ｄ 降 Ｄ Ｃ系统 实 时 将 数 据 发 送给上 位机 ， 由上 位机 实时 显示 工作参 数及 状态 。
PVC聚合釜要点
PVC聚合釜要点PVC聚合釜是一种用于聚氯乙烯（PVC）生产的化工设备，其作用是将氯乙烯（VC）单体聚合成聚氯乙烯（PVC）树脂。
在PVC生产过程中，PVC聚合釜起着至关重要的作用，因此对PVC聚合釜的要点进行了以下讨论。
首先，PVC聚合釜的材质选择至关重要。
PVC聚合釜需要具备耐高温、耐腐蚀、耐压力等特性，因此通常采用不锈钢材质，确保其在高温和酸碱环境下的稳定性和耐用性。
其次，PVC聚合釜的结构设计也是一个关键要点。
PVC聚合釜通常由釜体、釜盖、搅拌装置、加料口、排料口等组成。
釜体要具备足够的强度和刚度，以承受高温、高压条件下的作用力。
釜盖需要具备良好的密封性能，以防止物料泄漏和反应器内部的压力损失。
搅拌装置需要能够均匀搅拌反应物料，使聚合反应发生均匀，并保持反应物料的温度分布均匀。
第三，PVC聚合釜的加热系统也是一个重要要点。
在PVC聚合过程中，加热是必不可少的，它能够提供反应所需的温度。
常用的加热方式有外部加热和内部加热两种。
外部加热是通过在釜体外部安装加热管，将热量传导到反应器内部。
而内部加热是通过在釜体内部安装加热管，直接对反应物料进行加热。
选择合适的加热方式，需要根据具体的生产条件和要求进行考虑。
第四，PVC聚合釜的搅拌方式也是一个重要要点。
搅拌是保证反应物料均匀混合的关键环节，影响着反应的效果和产量。
常用的搅拌方式有机械搅拌和气体搅拌两种。
机械搅拌通常采用推进式或桨叶式搅拌器，通过旋转搅拌器将反应物料进行搅拌和混合。
气体搅拌则是通过向反应器中通入气体，通过气体的搅动作用来实现反应物料的混合。
第五，PVC聚合釜的控制系统也是一个关键要点。
控制系统需要能够实时监测和调节反应温度、压力、搅拌速度等参数，确保反应的稳定性和控制过程的准确性。
同时，控制系统还需要具备报警和保护功能，用于监测和处理反应中的异常情况，保证操作人员和设备的安全。
最后，PVC聚合釜的维护和保养也是一个重要要点。
定期维护和保养PVC聚合釜可以延长其使用寿命，并保证其正常运行。
过程装备控制技术及应用复习题1-10页
《过程装备控制技术及应用》（本）课后复习题第一章控制系统的基本概念一、填空题1、评定过渡过程的性能指标主要有。
2、自动控制系统按设定值的不同形式可分为、、等控制系统。
3、过程控制系统基本组成是、、和等环节。
二、判断题1、系统的过渡时间短，则调节系统能及时克服干扰作用，调节质量就越高。
（）2、余差是指调节过程结束后，被调参数稳定值与测量值之差。
（）三、选择题1、系统的衰减一般为时最好。
A．20︰1 B. 8︰1 C. 4︰12、系统过渡过程中的最大偏差是指调节过程中出现的最大差值。
A．被调参数指示值与给定值的 B. 被调参数指示值与测量值的C. 新的稳定值与给定值的四、简答题1、在阶跃扰动作用下，自控系统的过渡过程有哪些基本形式？其主要品质指标有哪些？2、化工自动化主要包括哪些容？3、自动控制系统主要由哪些环节组成？4、图1-1为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
图1-1 某列管式蒸汽加热器控制流程图[P16，图1-17]5、在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？6、图1-2为一组在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线。
⑴指出每种过程曲线的名称。
⑵试指出哪些过程曲线能基本满足控制要求？哪些不能？为什么？图1-2 过渡过程曲线7、试画出衰减比分别为n<1,n=1,n>1,n→∞时的过度过程曲线？五、计算题某化学反应器工艺规定操作温度为(800±10)℃。
为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。
现运行的温度控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图1-3所示。
⑴分别求出最大偏差、余差、衰减比、过渡时间(温度进入按±2%新稳态值即视为系统已稳定来确定)和振荡周期。
⑵说明此温度控制系统是否满足工艺要求。
图1-3 温度控制系统过渡过程曲线第二章过程装备控制基础一、填空题1、按对象静态特性选择调节参数时，调节通道放大倍数越大，则克服干扰能力就越。
聚合釜反应过程控制与生产质量提升
聚合釜反应过程控制与生产质量提升摘要：本文探讨了在聚合釜反应过程中提升生产质量的关键策略，着重分析了在线监测与故障诊断两大方面的重要性和技术应用。
在线监测通过实时监测关键反应过程变量，结合传感器网络、数据分析和机器学习技术，有助于及时发现问题并提高产品质量的稳定性。
故障诊断则致力于通过数据分析、机器学习和专家系统等技术，识别并解决可能导致产品质量下降的故障，降低生产成本并提高可靠性。
关键词：在线监测；故障诊断；聚合釜反应；生产质量1.引言聚合釜是化工领域中不可或缺的设备之一，用于合成高分子化合物，如聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等。
这些高分子化合物在日常生活中广泛应用，包括塑料制品、纺织品、电子设备和医疗用品等领域。
随着社会经济的不断发展，市场对高质量、高性能的聚合物材料的需求不断增加。
这就要求生产过程更加精确、可控，以满足日益严格的质量标准。
传统的聚合釜反应控制方法往往难以应对复杂的反应动态和扰动，因此需要更先进的控制策略来提高生产效率和产品质量。
2.聚合釜反应过程控制策略2.1模型预测控制模型预测控制（MPC）是一种先进的控制策略，其在聚合釜反应过程中的广泛应用已经引起了广泛的关注。
MPC的基本原理是建立一个数学模型来描述反应过程的动态行为，并根据这个模型预测未来若干时刻的系统状态，然后优化当前时刻的控制操作，以最小化一个预先定义的目标函数。
这一过程被迭代执行，以实现对反应过程的精确控制。
在聚合釜反应过程中，MPC的应用可以显著提高生产质量和过程效率。
MPC 能够处理复杂的非线性反应动态，这对于聚合釜这类反应过程尤为重要。
传统的PID控制往往难以应对这种非线性性，而MPC通过建立动态模型和非线性优化，能够更好地捕捉和控制反应过程的特性。
MPC还可以考虑多变量控制问题，即同时调节多个反应变量以实现多目标控制。
例如，在聚合釜反应中，温度、压力和产物浓度等变量之间可能存在相互影响，MPC可以通过同时优化这些变量的控制操作，以实现更高水平的控制性能。
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 。
／ — —— — — —、
—
Ｉ 结束 ） － （
进 入升温 阶段 ，根据程 序设 定两个 阀门状态
合肥工业大学过程仪表复习题
6.在图1-11的换热器出口温度控制系统中，工艺要求热物料出口温度保持为某一设定值。
①试画出该控制系统的方框图；②方框图中各环节的输入信号和输出信号是什么？整个系统的输入信号和输出信号又是什么？ ③系统在遇到干扰作用（如冷物料流量突然增大）时，该系统如何实现自动控制的？答：该控制系统及各环节的输入、输出信号如图所示。
整个系统的输入信号为：给定值y s ，干扰作用f ，输出为热物料出口温度T ，当冷物料流量增大 ，则出口温度y 减小，TT 检测后所得y m 减小，偏差信号e=y m -y s <0，输入调节器后产生控制信号u，使执行器或调节阀加大阀门开度，使温度T升高，从而实现控制。
7.图1-12为贮糟液位控制系统，工艺要求液位保持为某一数值， （1）试画出该系统的方框图；（2）指出系统中被控对象，被控变量，操纵变量，干扰作用各是什么？-（2）该系统中被控变量对象为贮槽；被控变量为贮槽液位；操纵变量为出水流量；干扰作用为：进水流量，大气温度等。
例1管式加热炉出口温度串级控制系统。
1）指出该系统中主、副对象、主、副变量、操纵变量、主、副扰动变量、主、副调节器各是什么？2）画出该控制系统的方块图，并确定各个环节的正反作用方向；3）当燃料油负荷突然增加，试分析该系统是如何实现自动控制的。
h s h液位控制器执行器贮槽液位测量变送装置f3）当燃料油负荷突然增加，试分析该系统是如何实现自动控制的。
在稳定工况下，原料油出口温度和炉膛温度处于相对稳定状态，控制燃料油的阀门保持在一定的开度。
当燃料油负荷突然增加，这个干扰会使炉膛的温度T2升高，原料油出口温度T1也会随之提高，此时温度检测变送器TT1将信号送给主控制器TC1，e1增大，主控制器输出u1减小，即副控制器的给定值减小，副控制器的输入偏差e2增大，副控制器的输出信号u2减小，控制阀开度减小，即操纵变量燃料油m减小，炉膛温度T2下降，从而炉管内原料油出口温度T1也会随之下降。
7.2化学反应器控制方案
《过程控制工程》课程组
典型反应器控制方案举例
聚合反应釡的温度－压力串级控制
PC P TC T1
T1, sp
冷却水
《过程控制工程》课程组
典型反应器控制方案举例
3、具有压力补偿的聚合釜内温控制
TC Tc P
温度补偿 RY
T1
a P 微分 环节
× +
T1 冷水
+
一阶滤波 环节 ( a ) 控制方案 ( b ) 温度补偿装置
化学反应器控制方案
6、反应器的分段控制
目的：使反应沿着最佳温度曲线进行
TC 冷却剂 TC
y
第
冷却剂 TC 冷却剂
三
床
层 冷却 层
冷却
第
二
床
第
床 一
层
T
固定床反应器的温度分段控制
《过程控制工程》课程组
典型反应器控制方案举例
聚合反应釡的温度控制
T1, sp T1C T2C T1 T2 出料
冷却水 蒸汽 TC Tf 热水 热水阀 冷水 冷水阀 进料 冷却器 加热器
《过程控制工程》课程组
化学反应器控制方案
1、反应器入口温度控制
TC
进料 TC
进料
出料
出料
方案1
方案2
方案1：控制快速，滞后小，但存在进料混合不均匀，影响催化剂活性。
方案2：控制滞后大，但能避免方案1的情况。
《过程控制工程》课程组
化学反应器基本控制方案
2、反应器温度的单回路控制
TC
TC
出料
出料
冷却剂 进料
进料 冷却剂
方案1
方案2
方案1：冷却剂流量较小，釡温与冷却介质温差大，当反应物搅拌 不均匀时，易造成釡内物料局部过热或过冷。 方案2：冷却剂强制循环，冷却剂流量大，釡温与冷却介质温差小。
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。
浅析国产70m 3聚合釜PVC生产的自动控制
图 ２ 聚合釜循环冷却 工艺
循 环 Ｅ水
以笔者应用为例 ， 国产 ７ ０ｍ 聚合釜 Ｐ Ｃ生产 Ｖ
过程 控制采 用美 国 Ｈ ｎｙ ｅ 公 司的 Ｐ Ｓ １ ｏｅ ｌ ｗ ｌ Ｋ ２ ０系统 ， 其结 构如图 ３所示 。 Ｃ０ ２０控制器 实现所 要求 的程 序控 制和 连续 调 节， 通过 系统所提供 的 Ｃ ｎ ｏ Ｍｏｕ 组 态实现 ＩＯ ｏｔ ｌ ｄ ｌ ｒ ｅ ／ 回路 的显示 和控 制 ；ｅｕ ｎｅＣ ｎ ｏ Ｍ ｄｌ 组态 实 Ｓｑｅ ｃ ｏｔ ｌ ｏｕｅ ｒ
此种工艺水 和单体 、 助剂等共 同密 闭加入 釜 内， 入釜水温 随着 釜 内温 度 、 单体 等 加入 量不 断 变化 。
冷热混合纯水一般控制在 ８ ０～１０℃。等温入料过 ０
程 中聚合釜入料的几个单元操作 同时进行 。因此对 设备 、 表 、 制等 的配合 要 求高 。其 工 艺 流程 如 仪 控
第４ 期
杨广鑫等 ． 浅析 国产 ７ ０ｍ 聚合釜 Ｐ Ｃ生产 的 自动控制 Ｖ
・ ７・ ７
作 的画面显示整 个生产 过程状 况 ； 时具 有 报警记 同 录、 报表 、 历史趋势数据和打 印功能等 。
论是常规仪表 还是 计算 机控 制 ， 本 采用 串级 调节 基
思想 ， 其效果 在 当时较 人工 操作 理想 。随着 科 技发
级调节 ， 内冷管利用单参数控制 。
等温入料工艺人釜水分别用热纯水和冷纯水进
循
行勾兑 ， 勾兑 比例根据 聚合釜反应温度 、 单体加入 量 和单体温度 、 助剂量和助剂温度 、 夹套水温等计算得
出。在入料过程 中先加 一定 量的冷热 混合纯 水 ， 同 时启动加入单体 ， 然后加入各种助剂 ， 最后按时 间进 行水 冲洗 管路 。此时聚合 釜 内温度达到或接近反应 温度 。如果 釜 内温度 未达 到反应 温度 ， 则采 用蒸 汽 夹套 升温使 釜 内温度 达 到反 应 温度 ， 内压力 达到 釜
过程控制部分习题答案
第一章思考题与习题1－3 常用过程控制系统可分为哪几类?答：过程控制系统主要分为三类：1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。
它是最常用、最基本的过程控制系统。
2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。
3)5．过程过渡时间ts：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3％（根据系统要求）范围内所需要的时间。
它是反映系统过渡过程快慢的质量指标，t s越小，过渡过程进行得越快。
6．峰值时间tp: 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）范围内所需要的时间。
称为峰值时间tp。
它反映了系统响应的灵敏程度。
静态指标是余差，动态时间为衰减比（衰减率）、最大偏差、过程过渡时间、峰值时间。
第二章 思考题与习题2－1 如图所示液位过程的输入量为Q1，流出量为Q2，Q3，液位h 为被控参数，C 为容量系数，并设R1、R2、R3均为线性液阻，要求：（1） 列出过程的微分方程组；（2） 求过程的传递函数W 0（S ）＝H （S ）/Q 1（S ）； （3） 画出过程的方框图。
解：（1）根据动态物料平衡关系，流入量＝流出量：过程的微分方程的增量形式：中间变量：消除中间变量：同除 (R2+R3) 得到：令：上式可写为：（2）Laplace 变换得到：传递函数:（3） 过程的方框图：dtdh )Q Q (Q 321=+-dthd C )Q Q (Q 321∆∆∆∆=+-22R h Q ∆∆=33R h Q ∆∆=h )R R (dt h d R CR Q R R 2332132∆∆∆++=h dthd R R R CR Q R R R R 323213232∆∆∆++=+3232R R R R R +=h dt h d CR Q R 1∆∆∆+=)S (H )S (CRSH )S (RQ 1+=1RCS R )s (Q )s (H )s (W 10+==2－2．如图所示：Q 1为过程的流入量，Q 2为流出流量，h 为液位高度，C 为容量系数，若以Q 1为过程的输入量，h 为输出量（被控量），设R 1、R 2为线性液阻，求过程的传递函数 W 0(S)＝H(S)/Q 1(S)。
过程控制工程复习公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件
第14页
安全操作线：工程上，为了安全，将极限线右旋一角度，得安全线，作 为压缩机允许工作界线。
安全操作线表示式 ⒈经验公式
3.0
可用一抛物线方程近似：
P 2
K
Q2 1
P
T
1
1
喘振区
P1
正作用取“－”号；
反作用取“＋”号。
f2
r1 + -
u1 Gc1(S) +
-
Gc2(S) y2
u2 Gv(S) Gm2(S) +
y1 Gm1(S) +
先决定副控制器，后决定主控制器。
f1 Gp2(S)+ c2 Gp1(S)+ c1
Gv为“＋”，Gc2为“＋”，反作用
Gv为“－”，Gc2为“－”，
正作用
第3页
2.1 串级控制系统
2.1.1 基本原理和结构 1、什么是串级控制系统 加热炉温度控制
分析
受控变量: 物料出口温度 To 操纵变量：燃料气流量 Gc
可设计TO与GC单回路PID控制
对象特性： 加热炉内管有数百米长，热容很 大，是典型一阶加纯滞后过程。
当输入改变时，输出要延迟一段时间，且改 变缓慢
1、流量特性（抱负流量特性） 指流过阀流量Q与阀杆行程L之关系
Q f (L)
无因次化后
q f (l)
全开流量
q Q Qmax
l L Lmax
全开流量
第2页
2．分类 线性型 对数型（等百分比型） 快开型 抛物线型 控制器参数整定办法 1、经验法 2、临界百分比度法(Ziegler-Nichols法) 3、衰减振荡法 4、响应曲线法
聚合釜结构及工作原理
聚合釜结构及工作原理聚合釜是一种用于化学反应或材料合成过程的设备。
它主要由一个密封的锅体和与之配套的加热和搅拌系统组成。
本文将详细介绍聚合釜的结构和工作原理。
一、聚合釜的结构1. 锅体：锅体通常采用不锈钢制造，它具有良好的耐腐蚀性，高温性能和机械强度。
锅体有不同的尺寸和容积，通常从几升到数百升不等。
2. 外套管：聚合反应通常需要在温度控制下进行，因此聚合釜的外部装有外套管。
该管道可以通过流动的热媒介将热量传递至反应体内，以达到恒温控制的必要性能。
3. 加热系统：加热系统是聚合釜反应过程中非常重要的组成部分，主要包括加热器、控制系统等。
加热器通常是电加热器，也可以是其他类型的加热器，如油浴或水浴加热器。
控制系统可通过传感器测量温度，以确保反应体内温度不能超过一定范围。
4. 搅拌系统：聚合釜搅拌系统是用来保证反应混合均匀，以便提高反应效率和产品质量。
搅拌系统通常由电机、传动轴、搅拌器等部件组成。
电机通过传动轴带动搅拌器旋转，使反应体内的物质均匀混合。
5. 出料装置：反应完成后，需要将反应物料及时取出。
聚合釜的出料装置通常是一个活门或螺旋输送器。
它们可以保证反应物料快速排放，并将其送至下一步处理。
聚合釜主要用于化学反应和材料合成，其工作原理如下：1. 加料：将所需反应物料加入聚合釜中。
加料前需要先清洗杂质和残留物，以避免杂质对反应结果的干扰。
加入反应材料后，需要调整温度和搅拌速度，并开始加热。
2. 反应：当温度和搅拌速度达到设定值后，反应开始进行。
聚合釜的搅拌系统将反应物料均匀混合，使其快速达到反应状态。
反应过程中，需要不断监测温度，以保证反应不能超过一定的温度范围。
聚合釜广泛应用于化学、医药、食品、化工和生物制药等领域的反应和生产过程中。
它可以实现化学反应、生化反应、配制等过程。
聚合釜还可以用于控制材料的形态和结构，并用于材料制备过程中的溶解、合成和洗涤等操作。
聚合釜具有结构简单、操作方便、反应条件易于控制等特点，是一种广泛应用的化学反应设备。
顺丁橡胶聚合生产过程的控制措施分析
顺丁橡胶聚合生产过程的控制措施分析摘要：在橡胶生产过程中，最为关键的步骤就是聚合过程的控制。
这里的聚合指的是丁二烯溶液在相应催化剂的作用下使其发生聚合反应得到顺式1，4，即含量在96%~98%的聚丁二烯胶液的整个工艺反应过程。
可以说，丁二烯溶液聚合反应的好坏在较大程度上决定了橡胶成品的质量好坏。
这就要求生产过程中能对聚合进料、反应温度、催化剂用量等进行合理控制，实现聚合反应的高效、稳定，实现对橡胶生产产品质量的有效优化。
基于此，笔者结合多年工作经验，对顺丁橡胶聚合生产过程中相关质量控制对策进行了有效分析与探讨，希望能够为相关企业与顺丁橡胶生产质量提升提供有益参考。
关键词：顺丁橡胶；聚合；过程控制前言：在进行顺丁橡胶生产过程中的聚合几乎都是采用连续溶液进行聚合反应的，符合浓度以及结构要求的丁二烯溶液，再经进一步处理得到顺丁橡胶成品。
在聚合反应过程中，一般是采用3～5釜串联的装置进行反应，其中单釜容积为12m3～50m3。
在实际生产过程中，需结合产物结构分析与要求对自由基聚合、阴阳离子聚合、配位聚合等诸多反应机理中，选择合适的配位聚合，同时需要对聚合反应中涉及原料、引发剂、产物溶解、回收等操作方式与操作过程中的配位聚合情况进行充分考虑，进而选择合适的溶液聚合实施方法。
1.顺丁橡胶产品的物理化学性质及技术指标分析1.1顺丁橡胶结构顺丁橡胶的结构在较大程度上决定了其物理性质与化学性质。
顺丁橡胶结构主要包括以下几种，即分子内结构、分子间结构、顺式1.4结构、反式1.4结构、1.2位加成产物等。
这种聚合物主要是以顺式1.4结构为主，其分子链较长，并且在自然状态呈现出无规则团状，加上在分子内部存在独立双键，大大增加了分子链柔性，也提高了硫化处理的便捷性。
与顺式1.4结构含量相比，规整性较好，加上分子链中没有取代基，因此对称性也较好。
但是由于其具备重复结构，并且结构单元间距较大，导致顺式1.4结构聚丁二烯较之反式1.4结构聚丁二烯结晶更为困难。
聚合反应釜温度控制系统设计
聚合反应釜温度控制系统设计摘要聚合反应机理复杂，是强放热反应，过程具有大滞后、大惯性、非线性等特性.温度、压力、浓度及催化剂的活性与牌号等都对化学平衡产生重要影响。
因此，反应釜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，为此将反应釜温度控制回路列为重点监控回路，严格将反应釜温度控制在要求范围内。
传统的PID控制是一种基于过程参数的控制方法，具有控制原理简单、稳定性好、可靠性高、参数易调整等优点,但其设计依赖于被控对象的精确数学模型，在线整定参数的能力差,因反应釜机理复杂，各个参数在系统反应过程中时变。
因而采用一般的PID控制器无法实现对反应釜的精确控制.模糊控制和预测控制都是对不确定系统进行控制的有效方法.本文将模糊控制和预测控制结合起来运用于聚合反应釜温度控制器的设计，设计以聚合反应釜温度控制系统为中心，从控制系统的硬件系统组成、软件选用到系统的设计。
单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点,成为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在温度控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。
在工业生产中,如用于热处理的加热炉、用于融化金属的坩锅电阻炉等，都用到了电阻加热的原理.鉴于单片机技术应用的广泛性和优越性，温度控制的重要性，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
本文就是根据这一思想来展开的.结果表明预测模糊控制作为模糊控制和预测控制相结合的产物该控制方法具有使系统超调量小、调整时间短、对系统参数变化和外界干扰有较强的鲁棒性等优点，是一种提高聚合反应釜温度控制效果的有效方法。
关键词：聚合反应；预测控制；模糊控制；单片机Summary of polymerization Kettle temperature controlsystem designABSTRACTPolymerization reaction mechanism for complex，is a strong exothermic reaction, process with large time delays, large inertia, nonlinear and other features。