CPE生產過程控制方案的優化

劉培軍，張延平（青島海晶化工集團有限公司，山東 青島 266061）

CPE生產過程控制方案的優化

劉培軍，張延平
（青島海晶化工集團有限公司，山東 青島 266061）

介紹CPE生產流程及其控制方式，提高生產效率，增加系統運行穩定性。

串級+分程控制；順序控制

1　項目概述

青島海晶化工集團有限公司2.4萬t/a氯化聚乙烯（簡稱CPE）。生產裝置，原裝置生產過程主要靠手動控制實現，DCS只起到數據監測的功能，由于控制方案不成熟，整個反應過程溫度控制極其不穩定，同時缺少完善的聯鎖保護系統，導致生產裝置效率不高。經過多年的運行經驗積累決定對控制方案進行改進，達到提高效率的目的。

2　工藝流程簡介

該裝置采用水相懸浮氯化法生產CPE，首先按配方要求向預混罐中加入PE、水、表面活性劑、分散劑等助劑和原料，經過在預混罐中充分混合后，形成具有一定濃度的預混漿料，然后通過輸料泵將其輸送至反應釜，并添加定量助劑。在對反應釜升溫達到設定的溫度時，從反應釜底部通入氯氣，通過流量調節閥控制其流量按照配方設定的數據曲線進行反應，同時，當反應釜溫度達到設定溫度后再次加入定量助劑，氯氣通入量達到配方設定值時關閉自控閥停止通入氯氣。當反應釜降溫后，把反應漿料放至清洗罐洗酸，然后送入中和罐，再次經過洗酸后加入一定量的堿進行升溫中和，并加入水進行洗鹽，合格后的漿料經送入離心機，分離掉大部分水之后的物料在混合器內與添加劑混合，由絞籠進入氣流干燥塔，之后再進入流化床干燥器進行干燥。物料達到設定溫度后，經輸料風機輸送至混料倉，并按配方將所需添加劑與物料進行充分混合，混料合格后進入下一道工序分離包裝。CPE工藝流程框圖見圖1。

3　主要生產控制過程

（1）上料單元。將袋裝粉狀原料倒入上料容器中，靠上料引風機將原料吸入到除塵器，在除塵器中實現物料與空氣的分離，物料靠重力落入料倉，料倉設有高位檢測料位計，當達到料位高度后自動停止上料風機。

（2）稱重單元。稱重罐安裝稱重系統，料倉中的物料靠下料電機控制物料流量，將物料加入到稱重罐中，當加入量達到配方重量后自動停止下料電機。

（3）預混單元。根據配方設定量，先由加料水泵自動往預混罐中加入一定量的水，再由稱重單元自動往預混罐加入一定重量的PE，最后兩者進行攪拌混合。

圖1　CPE流程圖

（4）進料反應單元。混合后的漿料靠進料泵輸送到反應釜中，同時加入添加劑。該控制程序分為全自動和半自動過程，全自動過程：操作人員只需選擇加料的釜號，然后啟動程序即可，系統將自動進行每一步加料。半自動過程：操作人員打開每一種加料畫面，并選擇加料的釜號啟動加料程序。此外在全自動程序因個別條件不滿足而無法進行時，可選擇半自動程序分別加入。加料過程中操作人員可根據系統提示在DCS上啟動相應的加料泵，加料結束泵將自動停止，若遇緊急情況操作人員也可手動停泵。加料結束后開始利用蒸汽給反應釜升溫，當溫度升到配方設定值后開始進入氯化反應控制階段，在自動控制狀態下連續進行四段反應，直到反應結束。

4　氯化反應控制方案

（1）整個氯化反應過程分為4個反應段，每段由配方設定相應的起止溫度、通氯量及通氯流量，由通氯量和通氯流量計算出時間t，通過調節熱水和蒸汽的流量控制反應溫度，使反應溫度在時間段t內從起始溫度平緩升到終止溫度，通氯過程和升溫過程同時進行。

（2）反應釜的反應過程要求釜內溫度與程序設定值盡量保持一致，溫差控制在要求范圍內（操作法規定為±2℃），針對此項要求，控制系統對釜溫控制設計了串級+分程的控制方式。在顯示方面，設計了2個釜溫檢測點，以2個溫度計指示中的較高溫度為控制點（2個溫度計互相備用，防止1溫度計突然損壞后使氯化釜溫度失控）；反應釜溫控為主環控制，夾套溫控為副環，通過調節進入反應釜夾套的蒸汽和熱水自控閥的閥門開度來調節夾套溫度，從而控制反應釜的反應溫度，對蒸汽和熱水的控制采用分程的方式，如圖2。

（3）為了適應夏季循環水溫度較高對控制的影響，根據當前控制效果，恒溫聚合階段控制仍然采用原控制方案，在聚合反應初期采用先進控制方案。控制方案如圖3。圖中部分方框為原控制方案，新增控制方案部分通過SW1開關實現投切。

圖2　反應釜溫度控制圖

圖3　優化控制原理圖

在投運過程中根據裝置的特點對PFC中部分參數采用固化方式，根據每個反應釜的傳熱效果不同，可對其中部分參數TM、TD、PSTEP、TS、VHLIM、VLLIM適時進行調節，以使每個反應釜達到最佳效果。

5　聯鎖保護

為保證安全生產，對每臺反應釜都增設緊急停車聯鎖，當聯鎖條件滿足時，系統會自動關閉蒸汽調節閥、熱水調節閥、氯氣切斷閥和氯氣流量調節閥，防止發生氯氣泄漏等危險情況。具體聯鎖條件如下。

（1）2個溫度計同時≤0；

（2）反應釜壓力在5 s內降低1 Bar以上；

（3）停止運轉；

（4）夾套泵停止運轉；

（5）人工按停車按鈕。

6　結論

（1）裝置控制方案改進以來，生產過程控制更加穩定可靠，各項工藝指標均得到有效改善。

（2）通過完善聯鎖保護，使裝置系統運行更加安全，避免氯氣泄漏；同時，對設備運行起到了很好的保護作用，利于延長設備壽命。

（3）由于自動化控制水平的提高，使得操作更加簡單方便，為企業降低了人力成本，提高了生產效率，為公司贏得了經濟效益。

Optimization of automation control in the CPE production process

LIU Pei-jun ZHANG Yan-ping
（Qingdao Hygain Chemical Co.，Ltd.，Qingdao 266061，China）

Introduce the production flow and control mode，raise the rate of production，increase operation stability of the system.

cascade+split range control；sequential control

TQ325.1+2

B

1009-1785（2016）06-0028-02

2016-05-05