CN104298204A - 一种用于聚羟丙基二甲基氯化铵生产的自动控制系统 - Google Patents

一种用于聚羟丙基二甲基氯化铵生产的自动控制系统 Download PDF

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王勤
魏星光
张海玲
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Abstract

本发明公开了一种用于聚羟丙基二甲基氯化铵生产的自动控制系统，包括中央控制系统、中央控制系统的输入端和中央控制系统的输出端，所述的中央控制系统的输入端分别电连接有传感器、在线pH计、在线粘度计传感器、传感器；所述的中央控制系统的输出端分别电连接有去离子水计量变频器、二甲胺计量泵变频器、多胺计量泵变频器、环氧氯丙烷计量泵变频器、液碱计量泵变频器、酸性水溶液计量泵变频器、冷却介质进水阀、冷却介质回水阀、蒸汽进气阀、蒸汽冷凝水阀、切断阀、放空阀。采用上述结构的自动控制系统，实现了聚胺生产过程的自动化，不仅提高了产品质量的稳定性，也大大降低了生产过程的安全风险及操作人员的劳动强度。

Description

一种用于聚羟丙基二甲基氯化铵生产的自动控制系统
技术领域
本发明涉及一种控制系统，具体涉及一种用于聚羟丙基二甲基氯化铵生产的自动控制系统。
背景技术
聚羟丙基二甲基氯化铵(简称聚胺)是环氧氯丙烷与胺反应所形成的聚合物，它是水溶性阳离子高分子聚合物的一种。它具有正电荷密度高、水溶性好、分子量易于控制、高效、造价低廉等优点，可广泛应用于水处理领域，具有很好的推广应用前景。低分子量的聚胺产品还可用做杀菌剂。
随着聚胺产品在市场占有量的逐步提升，单套装置年生产规模已达数千吨。现有技术方案：在搪瓷反应釜中，加入二甲胺水溶液，使用零下10℃左右的冷冻介质通入搪瓷釜夹套，使物料温度降低至15-40℃，在保持持续使用冷却介质的条件下，缓慢滴加环氧氯丙烷，滴加结束后，历经45-95℃保温、除杂得到期望含量的聚胺产品。
虽然聚胺产品已进入规模化生产，但对关键工艺参数的控制，如反应釜内物料的pH值的控制、反应温度的控制、粘度控制等均采用人工手动方式。人工操作方式导致了产品生产过程中出现诸多问题，人员操作的及时性、准确性都不能及时按照工艺控制要求执行，导致产品过度聚合或导致化学反应向副反应进程加大，不同批次产品分子量、色泽差异较大，直接影响到客户的使用。同时，聚胺产品所用原料的腐蚀性及刺激性对操作人员产生了不利影响，生产劳动强度大也不符合化工企业现代化规模生产要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种可实现反应釜内pH值、反应温度、反应物料的自动控制，改善操作人员的工作环境及工作方式，缩短反应时间，降低生产成本，提高产量的生产聚羟丙基二甲基氯化铵的自动控制系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于聚羟丙基二甲基氯化铵生产的自动控制系统，包括中央控制系统，中央控制系统设置有若干个输入端和输出端，所述的中央控制系统的输入端与设置在反应釜内的传感器、设置在与反应釜内腔相连通的外循环管线上的在线pH计和在线粘度计传感器、设置在反应釜内的传感器一一对应电连接；
所述的中央控制系统的输出端与设置在去离子水计量泵上的去离子水计量变频器、设置在二甲胺水溶液计量泵上的二甲胺计量泵变频器、设置在多胺计量泵上的多胺计量泵变频器、设置在环氧氯丙烷计量泵上的环氧氯丙烷计量泵变频器、设置在碱性水溶液计量泵上的液碱计量泵变频器、设置在酸性水溶液计量泵上的酸性水溶液计量泵变频器一一对应电连接；
所述的中央控制系统的输出端还与设置在与反应釜的夹套内腔相通的管路上的冷冻介质进水阀、冷冻介质回水阀、蒸汽进气阀、蒸汽冷凝水阀的控制端一一对应电连接；
所述的中央控制系统的输出端还与设置在反应釜外循环管线上的切断阀、设置在反应釜放空管线上的放空阀的控制端一一对应电连接。
所述的中央控制系统的输出端还电连接有设置在反应釜上的冷凝器上的冷凝器冷冻介质进水阀、冷凝器冷冻介质回水阀。
所述的中央控制系统是分布式控制系统(Distributed Control System)，英文缩写为DCS控制系统。
所述的反应釜的夹套内腔相通的管路上的冷冻介质进水阀、冷冻介质回水阀、蒸汽进气阀、蒸汽冷凝水阀、反应釜外循环管线上的切断阀、反应釜放空管线上的放空阀、冷凝器冷冻介质进水阀、冷凝器冷冻介质回水阀为电磁气动薄膜调节阀。
所述的去离子水计量泵、二甲胺水溶液计量泵、多胺计量泵、环氧氯丙烷计量泵、碱性水溶液计量泵、酸性水溶液计量泵分别经管线联通有去离子水储罐、二甲胺水溶液储罐、多胺储罐、环氧氯丙烷储罐、碱性水溶液储罐、酸性水溶液储罐。
所述的放空阀通过管线连接有尾气吸收槽。
本发明的技术效果如下：采用上述结构的自动控制系统，实现了聚胺生产过程的自动化。同时，利用反应釜外循环管线上安装的在线粘度计、在线pH计，两者的准确数据为操作者提供了方便，可以适时控制并终止反应，以便及时、准确地按照工艺要求进行操作，不仅提高了产品质量的稳定性，也大大降低了生产过程的安全风险及操作人员的劳动强度。
附图说明
图1是本发明电原理的示意图；
图2是本发明生产装置的示意图。
图中，1、中央控制系统，2、反应釜，3、温度计，4、压力表，5、在线pH计，6、在线粘度计，7、去离子水计量泵变频器，8、二甲胺水溶液计量泵变频器，9、多胺计量泵变频器，10、环氧氯丙烷计量泵变频器，11、碱性水溶液计量泵变频器，12、酸性水溶液计量泵变频器，13、冷冻介质进水阀，14、冷冻介质回水阀，15、蒸汽进气阀，16、蒸汽冷凝水阀，17、放空阀，18、循环管线阀，19、去离子水计量泵，20、二甲胺水溶液计量泵，21、多胺计量泵，22、环氧氯丙烷计量泵，23、碱性水溶液计量泵，24、酸性水溶液计量泵，25、外循环管线，26、循环泵，27、去离子水储罐，28、二甲胺水溶液储罐，29、多胺储罐，30、环氧氯丙烷储罐，31、碱性水溶液储罐，32、酸性水溶液储罐，33、尾气吸收槽，34、冷凝器，35、冷凝器冷冻介质进水阀，36、冷凝器冷冻介质回水阀。
具体实施方式
下面结合附图给出的实施例进一步说明本发明的具体结构和工作原理。
如图所示，本发明用于聚胺生产的自动控制系统，包括中央控制系统1，中央控制系统的输入端和中央控制系统的输出端，中央控制系统1的输入端分别电连接有设置在反应釜2上的温度传感器3、设置在反应釜2上的压力传感器4、设置在与反应釜2相联通的外循环管线25上的在线pH传感器5和在线粘度传感器6；所述的反应釜外循环管线25的内腔与在线pH计电极、在线粘度计检测探头相连通；
所述的中央控制系统的输出端电连接有设置在去离子水计量泵19上的去离子水计量变频器7、设置在二甲胺水溶液计量泵20上的二甲胺水溶液计量泵变频器8、设置在多胺计量泵21上的多胺计量变频器9、设置在环氧氯丙烷计量泵22上的环氧氯丙烷计量泵变频器10、设置在碱性水溶液计量泵23上的碱性水溶液计量变频器11、设置在酸性水溶液计量泵24上的酸性水溶液计量泵变频器12；所述的中央控制系统1的输出端还电连接有分别与反应釜的夹套内腔相联通的管路上的冷冻介质进水阀13、冷冻介质回水阀14、蒸汽进汽阀15、蒸汽冷凝水阀16；所述的中央控制系统1的输出端还电连接有设置在反应釜放空管线上的放空阀17、反应釜2外循环管线25上的循环泵26、反应釜循环管线阀18；
所述的中央控制系统1的输出端还电连接有冷凝器34上的冷凝器冷冻介质进水阀35、冷凝器冷冻介质回水阀36。
所述的中央控制系统是将A/D转换器、I/O扩展器等自动控制仪器接入由主控电脑和辅助电脑构成的一个DCS控制系统。
所述的冷冻介质进水阀、冷冻介质回水阀、蒸汽进气阀、蒸汽冷凝水阀，反应釜外循环管线上的切断阀、反应釜放空管线上的放空阀，冷凝器冷冻介质进水阀、冷凝器冷冻介质回水阀均为电磁气动薄膜调节阀。
该用于聚胺生产的自动控制系统的控制方法及原理：反应釜物料反应温度的自动控制由反应釜温度传感器、冷冻介质进水阀等完成。由于聚胺制备过程中，环氧氯丙烷向胺类物质水溶液中滴加时会释放出大量热，此过程基本只需控制滴加流速和冷冻介质开启程度，因此当反应温度高于设定值时，温度传感器自动将温度信号输送到中央控制系统，中央控制系统自动将信号输出至冷冻介质进水阀、使得冷冻介质进水阀开大、同时中央控制系统自动将信号输入环氧氯丙烷计量阀开小、使得环氧氯丙烷滴加流速减慢，使反应温度维持在所设定的温度范围内。当温度低于设定值时，温度传感器自动将温度信号输送到中央控制系统，中央控制系统自动将信号输出至蒸汽进汽阀、使得蒸汽进气阀开大、使反应温度维持在所设定的温度范围内。
反应季铵化阶段pH的控制由在线pH计传感器、碱性水溶液计量阀完成。粘度变化由在线粘度计实时在线检测，当粘度达到设定值时，在线粘度计传感器将信号传至中央控制系统，中央控制系统输出信号至碱性水溶液计量泵、酸性水溶液计量泵、冷冻介质进水阀、冷冻介质回水阀，使碱性水溶液计量阀自动关闭、酸性水溶液计量阀自动打开，完成终止反应过程，同时冷冻介质回水阀打开、冷冻介质进水阀打开，降低物料温度。
所述的去离子水计量泵19、二甲胺水溶液计量泵20、多胺计量泵21、环氧氯丙烷计量泵22、碱性水溶液计量泵23、酸性水溶液计量泵24分别经管线与去离子水储罐27、二甲胺水溶液储罐28、多胺储罐29、环氧氯丙烷储罐30、碱性水溶液储罐31、酸性水溶液储罐32相联通。
所述的反应釜2上的放空阀17后连接有尾气吸收槽33，放空阀17受反应釜2上压力传感器4输向中央控制系统1的信号所控制，压力超过所设定的安全值时，中央控制系统1输出信号至放空阀，使放空阀打开。反应釜2上连接有冷凝器34，冷凝器34可将反应过程中产生的水蒸气和低沸点物料冷却后回流至反应釜2中，不仅减少了物料的损失，也降低了尾气吸收的处理成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，依据本发明同样的发明原理，还可以做出许多改变，修改，甚至等效，但这些都将落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于聚羟丙基二甲基氯化铵生产的自动控制系统，包括中央控制系统，中央控制系统设置有若干个输入端和输出端，其特征在于：所述的中央控制系统的输入端与设置在反应釜内的传感器、设置在与反应釜内腔相连通的外循环管线上的在线pH计和在线粘度计传感器、设置在反应釜内的传感器一一对应电连接；
所述的中央控制系统的输出端与设置在去离子水计量泵上的去离子水计量变频器、设置在二甲胺水溶液计量泵上的二甲胺计量泵变频器、设置在多胺计量泵上的多胺计量泵变频器、设置在环氧氯丙烷计量泵上的环氧氯丙烷计量泵变频器、设置在碱性水溶液计量泵上的液碱计量泵变频器、设置在酸性水溶液计量泵上的酸性水溶液计量泵变频器一一对应电连接；
所述的中央控制系统的输出端还与设置在与反应釜的夹套内腔相通的管路上的冷冻介质进水阀、冷冻介质回水阀、蒸汽进气阀、蒸汽冷凝水阀的控制端一一对应电连接；
所述的中央控制系统的输出端还与设置在反应釜外循环管线上的切断阀、设置在反应釜放空管线上的放空阀的控制端一一对应电连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于聚羟丙基二甲基氯化铵生产的自动控制系统，其特征在于：所述的中央控制系统的输出端还电连接有设置在反应釜上的冷凝器上的冷凝器冷冻介质进水阀、冷凝器冷冻介质回水阀。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于聚羟丙基二甲基氯化铵生产的自动控制系统，其特征在于：所述的中央控制系统是分布式控制系统。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于聚羟丙基二甲基氯化铵生产的自动控制系统，其特征在于：所述的冷冻介质进水阀、冷冻介质回水阀、蒸汽进气阀、蒸汽冷凝水阀、反应釜外循环管线上的切断阀、反应釜放空管线上的放空阀、冷凝器冷冻介质进水阀、冷凝器冷冻介质回水阀为电磁气动薄膜调节阀。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于聚羟丙基二甲基氯化铵生产的自动控制系统，其特征在于：所述的去离子水计量泵、二甲胺水溶液计量泵、多胺计量泵、环氧氯丙烷计量泵、碱性水溶液计量泵、酸性水溶液计量泵分别经管线联通有去离子水储罐、二甲胺水溶液储罐、多胺储罐、环氧氯丙烷储罐、碱性水溶液储罐、酸性水溶液储罐。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于聚羟丙基二甲基氯化铵生产的自动控制系统，其特征在于：所述的放空阀通过管线连接有尾气吸收槽。
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