一种基于DCS控制的氯化聚乙烯生产系统和控制方法与流程

本申请涉及有机高分子化合物生产领域，具体涉及一种基于dcs控制的氯化聚乙烯生产系统和控制方法。

背景技术：

1、氯化聚乙烯是由高密度聚乙烯经氯化所制备的高分子聚合物。氯化聚乙烯的结构与高密度聚乙烯相似，只是分子链上部分氢原子被氯原子取代。由于氯原子的存在，使得其具有更稳定的化学结构，相比高密度聚乙烯有着更高的耐油性能、耐热性能、耐老化性能和阻燃性能，在塑料、橡胶、涂料、医药、包装等领域有着广泛的应用。目前，现有氯化聚乙烯(cpe)生产过程中所用的dcs控制系统主要为半自动或手动控制，不能实现在投料后到完成生产的过程中全自动调节调节进料量、水温、釜压、釜温等。而且，目前的技术中，每个dcs操作工人只能操作3-5台设备，且不能保证cpe在氯化过程中每个反应阶段的压力、温度的人为可控性，从而不能确保产品质量的连续稳定性、优质性，同时还大大增加了人工成本。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种基于dcs控制的氯化聚乙烯生产系统和控制方法，用于自动调节氯化釜的温度、压力和液氯流量，降低反应超温、超压的概率，从而提高生产过程的安全性，降低操作工人的劳动强度，提高产品的生产效率。为此，本申请采用以下技术方案：

2、第一方面，本申请首先提供一种基于dcs控制的氯化聚乙烯生产系统。

3、该系统包括氯化釜，其设有搅拌器、物料进口、物料出口和液氯进口，氯化釜设有蒸汽进口和循环水进口，循环水进口包括热水进口和冷水进口，氯化釜内的生产过程通过dcs系统进行控制，dcs系统包括有上位机，该上位机连接若干控制回路。所述控制回路包括：

4、第一串级控制回路(主要用于阶段定量控制)，其包括第一pid控制器、第二pid控制器、安装在氯化釜上的测压元件、安装在液氯进口的流量计和液氯流量调节阀；所述第二pid控制器连接上位机、流量计和液氯流量调节阀，并作为副回路；所述第一pid控制器连接上位机、测压元件和第二pid控制器，并作为主回路；

5、第二串级控制回路(主要用于升温降温控制)，其包括第三pid控制器、分程控制器、安装在氯化釜上的氯化釜测温元件、安装在氯化釜夹套上的夹套测温元件、安装在蒸汽进口的蒸汽流量调节阀、安装在热水进口的热水流量调节阀、安装在冷水进口的冷水流量调节阀；所述分程控制器连接上位机、夹套测温元件、蒸汽流量调节阀、热水流量调节阀和冷水流量调节阀，并作为副回路；所述第三pid控制器连接上位机、氯化釜测温元件和分程控制器，并作为主回路。

6、在至少一个实施例中，所述上位机用于向所述控制回路设置如下参数要求：氯化釜压力要求≤0.3mpa，氯化釜进液氯流量要求600～1200m3/h，氯化釜温度要求75～131.5℃，氯化釜夹套温度要求50～200℃。

7、在至少一个实施例中，所述物料出口连接三通并通入液氯从而构成液氯进口。

8、在至少一个实施例中，所述分程控制器的控制过程为：所述分程控制器根据氯化釜内的氯化反应的不同阶段，控制蒸汽流量调节阀、热水流量调节阀和冷水流量调节阀，以使夹套温度t控制在预设范围内，具体包括：

9、升温阶段：打开蒸汽流量调节阀，热水流量调节阀和冷水流量调节阀全关，控制温度为t＜90℃；其中，蒸汽流量调节阀优选为恒定开度，更优的，蒸汽流量调节阀的开度为50％；

10、高温阶段：蒸汽流量调节阀全关，调节热水流量调节阀和冷水流量调节阀的开度，控制温度为128℃≤t≤131.5℃；

11、高温恒温阶段：蒸汽流量调节阀全关，调节热水流量调节阀和冷水流量调节阀的开度，控制温度为t＞131.5℃；

12、降温阶段：蒸汽流量调节阀全关，调节热水流量调节阀和冷水流量调节阀的开度，控制温度为90℃≤t＜128℃。

13、在至少一个实施例中，所述搅拌器为变频搅拌器。

14、第二方面，本申请还提供一种上述氯化聚乙烯生产系统的控制方法。该方法包括：

15、控制参数设定：通过dcs系统的上位机设置控制参数，所述控制参数包括氯化釜压力、氯化釜进液氯流量、氯化釜温度和氯化釜夹套温度；

16、流量和压力控制：第一串级控制回路根据dcs系统设定的氯化釜进液氯流量、氯化釜压力，以及流量计检测到的液氯流量、测压元件检测到的氯化釜压力，对液氯流量调节阀进行调节；其中，氯化釜压力与液氯流量为串级控制，并以氯化釜压力控制回路为主回路，流量控制回路为副回路；主回路采用自整定pid模块进行自动调节，根据dcs系统的压力给定值sp与压力实际测量值pv，自动调节pid模块的比例系数p和积分i系数，使sp与pv差值趋于直线；

17、温度控制：第二串级控制回路根据dcs系统设定的氯化釜温度和氯化釜夹套温度，以及氯化釜测温元件检测到的氯化釜温度、夹套测温元件检测到的夹套温度，对蒸汽流量调节阀、热水流量调节阀和冷水流量调节阀进行调节；其中，氯化釜温度与夹套温度串级控制，并以氯化釜温度控制回路为主回路，夹套温度控制回路为副回路；氯化釜夹套温度为分程控制，分程控制器根据氯化釜内的氯化反应的不同阶段，输出信号控制蒸汽流量调节阀、热水流量调节阀和冷水流量调节阀，以使反应釜夹套温度t控制在预设范围内。

18、在至少一个实施例中，所述控制参数的设定值为：氯化釜压力要求≤0.3mpa，氯化釜进液氯流量要求600～1200m3/h，氯化釜温度要求75～131.5℃，氯化釜夹套温度要求50～200℃。

19、在至少一个实施例中，所述分程控制的过程包括如下阶段：

20、升温阶段：打开蒸汽流量调节阀，热水流量调节阀和冷水流量调节阀全关，控制温度为t＜90℃；其中，蒸汽流量调节阀优选为恒定开度，更优的，蒸汽流量调节阀的开度为50％；

21、高温阶段：蒸汽流量调节阀全关，调节热水流量调节阀和冷水流量调节阀的开度，控制温度为128℃≤t≤131.5℃；

22、高温恒温阶段：蒸汽流量调节阀全关，调节热水流量调节阀和冷水流量调节阀的开度，控制温度为t＞131.5℃；

23、降温阶段：蒸汽流量调节阀全关，调节热水流量调节阀和冷水流量调节阀的开度，控制温度为90℃≤t＜128℃。

24、在至少一个实施例中，所述搅拌器为变频控制，通过上位机远程设置搅拌器的运转速度，并将运转速度实时反馈至dcs系统显示。

25、本申请的氯化聚乙烯生产系统和控制方法是在现有的dcs系统的基础上进行了技术改进，增加了能够自动控制进料量和釜压的第一串级控制回路、能够自动控制釜温的第二串级控制回路，还可将氯化釜搅拌器设为远程变频控制，多管齐下，取得了如下有益效果：其一、减少操作工人劳动强度，操作频率，符合化工企业全流程自动化控制要求；其二、明显减少操作工人数量，降低企业用工成本，有良好的经济效益；其三、减少了潜在的危险因素发生的概率，是有效落实职业病防护措施的体现。

技术特征：

1.一种基于dcs控制的氯化聚乙烯生产系统，包括氯化釜，其设有搅拌器、物料进口、物料出口和液氯进口，氯化釜设有蒸汽进口和循环水进口，循环水进口包括热水进口和冷水进口，氯化釜内的生产过程通过dcs系统进行控制，dcs系统包括有上位机，该上位机连接若干控制回路，其特征在于，所述控制回路包括：

2.根据权利要求1所述的氯化聚乙烯生产系统，其特征在于，所述上位机用于向所述控制回路设置如下参数要求：氯化釜压力要求≤0.3mpa，氯化釜进液氯流量要求1～2m3/h，氯化釜温度要求100～200℃，氯化釜夹套温度要求100～200℃。

3.根据权利要求1所述的氯化聚乙烯生产系统，其特征在于，所述物料出口连接三通并通入液氯从而构成液氯进口。

4.根据权利要求1所述的氯化聚乙烯生产系统，其特征在于，所述分程控制器的控制过程为：所述分程控制器根据氯化釜内的氯化反应的不同阶段，控制蒸汽流量调节阀、热水流量调节阀和冷水流量调节阀，以使夹套温度t控制在预设范围内，具体包括：

5.根据权利要求1所述的氯化聚乙烯生产系统，其特征在于，所述搅拌器为变频搅拌器。

6.一种如权利要求1所述氯化聚乙烯生产系统的控制方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述控制参数的设定值为：氯化釜压力要求≤0.3mpa，氯化釜进液氯流量要求600～1200m3/h，氯化釜温度要求75～131.5℃，氯化釜夹套温度要求50～200℃。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述分程控制的过程包括如下阶段：

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：所述升温阶段中的蒸汽流量调节阀的开度为50％。

10.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述搅拌器为变频控制，通过上位机远程设置搅拌器的运转速度，并将运转速度实时反馈至dcs系统显示。

技术总结本申请公开了一种基于DCS控制的氯化聚乙烯生产系统和控制方法。该系统包括氯化釜，氯化釜内的生产过程通过DCS系统进行控制，DCS系统包括有上位机，上位机连接有第一串级控制回路和第二串级控制回路。第一串级控制回路主要用于自动控制氯化釜的压力和液氯流量；第二串级控制回路主要用于自动控制氯化釜的釜内温度和夹套温度。该控制方法是先通过上位机设定各种控制参数后，在生产过程中让第一、第二串级控制回路等控制回路进行自动控制，从而确保生产过程的安全性，降低操作工人的劳动强度，以及提高产品的生产效率。技术研发人员：补祥麟,梁国周,唐爱明,贾壬贵,韦伟,刘勇,黄润滋,高见,卢渝文,易红萍,朱慧萍受保护的技术使用者：广西柳化氯碱有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15