CN101864017B - 一种丁二烯聚合反应自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种丁二烯聚合反应自动控制的方法，将反应温度分成6个阶段，当反应器内温度变化时，温度实际值与设定值存在偏差，通过PID调节作用温度调节器的输出值作为液氨调节器的设定值；控制反应器温度在正常范围内；当压力超过高限值时，则将此时温度调节器的设定值存到寄存器中，重新赋与温度调节器的设定值为比较低的数值；使反应器内压力降低；当氨液位达到高限值，手动将氨调节器的输出值置为全关状态，直到氨液位低于低限值，改回温度-液位串级调节；将存到寄存器中的数据重新作为温度调节器的设定值进行自动控制；提高了丁二烯的质量，转化率达到91-92％，避免了爆聚和过冷现象，降低了能耗物耗，装置运行稳定。

Description

一种丁二烯聚合反应自动控制方法

技术领域：

本发明涉及一种ABS生产过程中的丁二烯聚合反应自动控制方法。

背景技术：

在ABS生产工艺中，丁二烯聚合工序是ABS生产过程中关键步骤。在丁二烯聚合反应过程中，必须通过冷却介质带走反应热量，根据反应条件的不同，分为用水冷却和用液氮冷却两种控制方法。本技术是以液氨冷却控制方法为基础。

在液氨冷却控制方法中，通过反应釜夹套液氨的蒸发来移除大量聚合热，氨液位的变化改变了氨蒸发的速度，实现控制反应釜内温度、压力，从而保证反应按照预定温度、压力进行。丁二烯聚合反应设计的自动控制方式采用的是以压力为主控，采用液氨液位和反应釜压力串级控制。监控反应釜内的压力，以压力实测值与设定值之间的差值得到氨液位的给定值，通过氨液位的变化来控制反应釜内的压力和温度。但因原料丁二烯中含有氮气，反应釜中氮气含量的不同，所产生的分压对反应的压力影响较大，不能代表反应釜内丁二烯气相压力，而且压力控制滞后。在实际操作中，反应压力曲线振荡较大，易造成反应压力失控，无法实现自动控制。因此，在操作中采用手动控制，但手动控制时因含有人为的因素，操作工的工作强度大，生产负荷低，而且存在着氨液位加的不够及时的情况，易造成反应过冷或过热，容易使反应延时或者爆聚，严重影响丁二烯转化率，而且产品质量很不稳定，严重时威胁安全生产甚至引发事故。

发明内容：

本发明的目的是提供一种以温度-液位串级调节为主，同时对压力进行监控的液氨冷却控制丁二烯反应系统，实现丁二烯聚合自动控制，解决质量、安全问题、提高生产效率。

在丁二烯聚合反应控制中，将反应的自动控制方式由压力-液位串级调节为主改成以温度-液位串级调节为主，同时对压力进行监控。将整个反应分成6个阶段，第一阶段，温度设定在60-70℃之间，第二阶段(升温升压阶段)，温度设定在70-75℃之间，第三阶段，温度设定在75-80℃之间，第四阶段，温度设定在80-85℃之间，第五阶段温度设定在85-88℃之间，第六阶段，最高温度不得超过90℃。在温度-液位串级调节中，当丁二烯反应器内的温度变化时，温度实际值与设定值存在偏差，通过PID调节作用温度调节器的输出值作为液氨调节器的设定值；因氨液位调节器设定值发生变化使它的输出值发生变化，对应的调节阀的开度改变，使进入反应釜夹套氨液位发生变化，进而控制反应器温度在正常范围内。

在此控制过程中因温度不能完全代表压力的变化，必须对压力进行监控，如果反应过程中压力超过高限值时，则将此时温度调节器的设定值存到寄存器中，重新赋与温度调节器的设定值为比较低的数值。因此时温度-液位串级调节中温度调节器的设定值较低，致使氨液位调节器的输出为100％，从而使反应器内压力降低。若在此过程中达到氨液位的高限值，则将液氨调节器置为程序手动控制方式，将氨调节器的输出值置为-5％即阀门全关状态，直到氨液位低于低限值，才将控制方式改回温度-液位串级调节。每隔一段时间判断反应器内压力是否低于高限值，如果不低于高限值，重复上述过程，直到压力低于高限值，将存到寄存器中的数据重新作为温度调节器的设定值，进行自动控制。

本发明的创新点在于将丁二烯温度、液位控制与压力控制结合起来，设计了以温度-液位串级调节系统为主、监控压力为辅助的控制方案，解决了丁二烯温度-液位和压力-液位的选择串级调节系统在实际应用中的缺陷。

发明效果：

实施丁二烯聚合温度-液位串级自动控制后，在操作中实现了反应釜的自动控制，温度、压力控制在预定的数值，各台反应釜的操作控制曲线重合性良好，提高了聚丁二烯胶乳质量的稳定性，从而保证了ABS产品质量的稳定，丁二烯的转化率达到91％-92％之间，比原来平均提高一个百分点以上，1个操作工即可监控6台反应釜的反应，避免了爆聚和过冷现象，大幅度降低了能耗物耗，实现了装置的稳长满运行。

附图说明

图1、反应器夹套氨液位的程序控制图。

图2、AR301压力超高时程序控制。

具体实施方式：

在具体实施过程中，从温度-液位串级调节、升温升压的具体控制、反应器夹套氨液位的控制、反应器压力超高时的控制过程四种情况进行说明：

(一)温度——液位串级调节

在反应进行中程序会根据夹套中氨液位的情况选择液位调节器为程序串级调节或是程序手动调节。根据反应器的温度和氨位的情况分以下几种过程：

1)当反应器内温度发生变化时

a)反应器内温度发生变化，温度的测量值发生变化；

b)温度的输出发生变化，氨液位的给定值发生变化(温度的输出作为氨液位的给定值)；

c)氨液位的测量值不变，因给定值发生变化氨液位输出也会发生变化；

d)使液氨调节阀开度改变，进入反应器夹套的液氨的流量改变；

e)反应器夹套液氨液面改变；

f)反应器温度恢复到正常聚合反应温度。

2)当反应器内温度不变时，而反应器夹套内的液氨液位变化时

a)反应器内温度不变即温度的测量值不变；

b)温度的输出不变即液氨液位的给定值不变；

c)反应器夹套液氨液位变化(因汽化或开阀加氨)，氨液位测量值变化，液位输入变化，其输出变化；

d)使进氨阀门开度变化，进入反应器夹套的液氨的流量改变；

e)使反应器夹套的液氨会恢复到给定值。

3)当反应器内温度变化，同时夹套液氨液位也变化时

a)当反应器内温度变化(增大或减小)，温度的测量值变化；

b)温度输入变化，输出也发生变化；

c)温度的输出作为氨液位的给定值也变化；

d)同时反应器夹套的液氨液位也变化，氨液位的测量值也变化；

e)氨液位输入变化，输出也变化；

f)进氨阀开度变化，使进入反应器夹套的液氨的流量增大或减小。从而起到控制反应器内温度作用。

(二)升温升压的具体控制

在反应的第二阶段到第五阶段，氨液位采取程序串级方式，反应器温度采取程序自动控制，在每一阶段结束后，反应温度的设定值每分钟增长1℃，每次增长4-6℃。

(三)反应器夹套氨液位的控制

在反应控制过程中，在温度-液位串级程序中，设置氨液位的高低限，如果氨液位的测量值大于程序设定的高限值(DT03)时，液位由程序串级自动改为程序手动控制，同时液位的输出变为-5，此时不再有液氨进入反应器夹套内，随着液氨的汽化，夹套里的液氨会逐渐的减少，当夹套内液氨液位低于程序设定的低限值(DT04)时，LIC1302由程序手动控制自动跳回到程序串级控制，此时反应器温度的输出作为氨液位的给定值，当反应器内温度变化时，温度测量值发生变化，温度的输入变化，输出也发生变化，氨液位的设定值也变化，输出发生变化，进而使进氨阀开度变化，使进入反应器夹套的液氨的流量增大或减小，从而起到控制反应器内温度作用。

(四)反应器压力超高时的控制过程

在丁二烯反应期间，程序在温度-氨液位串级的同时对压力进行监测，在不同的阶段设置不同的压力高限值。当反应器压力大于等于高限值时，程序会将此时反应器温度设定值存在寄存器里，同时将反应器温度的设定值设为一极低值，温度控制改为程序自动控制方式，此时氨液位控制为程序串级方式，使氨液位的输出为100％，向反应器夹套加入液氨。由于液氨的加入会降低反应釜的温度进而使反应器压力下降，当压力低于高限值时，存在寄存器中的值重新作为温度的设定值。如此循环实现对反应釜压力的控制。该程序同时遵循氨液位的高低联锁，在控制反应釜压力同时控制反应器夹套的液氨液位。

Claims (1)

1.一种丁二烯聚合反应自动控制方法，其特征在于：包括温度-液位串级调节、升温升压的具体控制、反应器夹套氨液位的控制、反应器压力超高时的控制共四个过程；

将整个反应分成6个阶段，第一阶段，温度设定在60-70℃之间，第二升温升压阶段阶段，温度设定在70-75℃之间，第三阶段，温度设定在75-80℃之间，第四阶段，温度设定在80-85℃之间，第五阶段温度设定在85-88℃之间，第六阶段，最高温度不得超过90℃；在温度-液位串级调节中，当丁二烯反应器内的温度变化时，温度实际值与设定值存在偏差，通过PID调节作用温度调节器的输出值作为液氨调节器的设定值；氨液位调节器设定值发生变化使它的输出值发生变化，对应的调节阀的开度改变，使进入反应釜夹套氨液位发生变化，进而控制反应器温度在正常范围内；

反应过程中压力超过高限值时，则将此时温度调节器的设定值存到寄存器中，重新赋与温度调节器的设定值为比较低的数值；此时温度-液位串级调节中温度调节器的设定值较低，致使氨液位调节器的输出为100％，从而使反应器内压力降低；反应过程中氨液位达到高限值，则将液氨调节器置为程序手动控制方式，将氨调节器的输出值置为-5％即阀门全关状态，直到氨液位低于低限值，才将控制方式改回温度-液位串级调节；每隔一段时间判断反应器内压力是否低于高限值，如果不低于高限值，重复上述过程，直到压力低于高限值，将存到寄存器中的数据重新作为温度调节器的设定值，进行自动控制。

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