[發明專利]基于PCS7的聚合反應器控制裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 201810323100.6
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108375941A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 薛瓏;張凱;史艷霞;王莉;楊雷;陳曦丞;于咚
• 申請（專利權）人: 天津中德應用技術大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G05D27/02
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 李文洋

本發明涉及控制領域、流量測量技術領域，尤其涉及一種基于PCS7的聚合反應器控制裝置，包括PCS7控制器、數字顯示模塊、聲光報警模塊、模數轉換器、信號放大器以及若干個傳感器和調節閥；所述傳感器包括液位傳感器和溫度傳感器，通過所信號放大器和模數轉換器與所述PCS7控制器連接；所述PCS7控制器用于控制各個調節閥開啟和關閉；所述數字顯示模塊與所述PCS7控制器連接，用于顯示各個調節閥以及反應器運行情況；所述聲光報警模塊對反應器內的壓力和液位檢測報警，并控制相應的閥門、蜂鳴器和指示燈。本裝置功能設計強大而且人性化，考慮到用戶對反應器控制的各種需求，削峰填谷，用戶節約成本，而且綠色環保。

技術領域

本發明涉及控制領域、流量測量技術領域，尤其涉及一種基于PCS7的聚合反應器控制裝置及其控制方法。

背景技術

現代聚合反應工程涵蓋廣、發展快。特別是近年來由于多種學科的協同、交叉與滲透，聚合反應工程的界定己從高分子科學、化學工藝和過程工程原理的結合，演變為和控制工程原理、信息技術的結合。聚合反應是高分子放熱反應生產過程，反應器內溫度高、壓力大，被控變量具有時滯、大慣性和時變等特點。因此建設符合我國企業需要的聚合反應過程控制系統對降低企業成本、提高產量、改善環境、建立可持續發展社會、保持我國經濟高速發展具有重要意義。

如圖1所示，被控對象為過程工業常見的連續反應器、混合罐和閃蒸罐。該連續反應系統以反應物A和反應物B的在混合罐中混合形成的混合物，混合物、催化劑C，在反應器中進行反應，反應的產物為D、雜質E以及剩下的反應物料A，通過閃蒸罐分離出原料A、雜質E和產品D的混合物。反應由原料A、B在反應器里進行化學反應，并放出一定的熱量用于體系升溫及誘發反應，由冷卻水進行冷卻。其反應工藝流程如圖1所示，該放熱反應過程在催化劑C的作用下，原料A與原料B反應生成主產物D和副產物E，反應方程式如下：

主反應：2A+B→D

副反應：A+B→E

其中，主生成物D是所需產品，副生成物E是雜質，主、副反應均為強放熱反應。為了獲得較高的反應轉化率，采用原料A過量的工藝。

工藝過程如下：

原料A與原料B分別由原料A進料泵、原料B進料泵輸送進入混合罐V101(立式圓罐)內混合，混合物料經預熱器E101升溫后，進入放熱反應器R101進行反應，反應所需的催化劑C，由催化劑C輸送泵P103從反應器頂部加入。在反應過程中，反應放熱強烈，因此反應器R101采用夾套式水冷卻。反應轉化率與反應溫度、停留時間、反應物料濃度及混合配比有關，反應體系氣相壓力對溫度敏感，在冷卻失效產生的高溫條件下，過高的氣相壓力使反應器有爆炸的風險。在反應器頂部設一路抑制劑，當反應壓力過高危及安全時，通入抑制劑F，使催化劑C迅速中毒失活，從而中止反應。冷卻水吸收反應器的放熱量形成熱水，熱水通往E101預熱器對進料進行預熱，以回收一部分熱量，多余的熱水通往公用工程。

反應器R101底部出口生成物含有產品D、雜質E，催化劑C、以及未反應的原料A和少量原料B，為了回收原料A，在反應器下游設置閃蒸罐V102，將混合生成物(D+E+C+A+B)中過量的原料A分離提純，以備循環使用。閃蒸罐V102底部的混合生成物(D+E+C+A+B)經輸送泵加壓，送到下游分離工序，進行提純精制，以分離出產品D。

采用傳統的控制方案，產品D的產量和質量不存在不足，同時原料的利用率不高，能源消耗較大，系統運行不夠穩定。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術的不足，而提供一種基于PCS7的聚合反應器控制裝置及其控制方法。