CN108786662B - 一种四溴双酚a合成工序自动加溴装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种四溴双酚A合成工序自动加溴装置及其控制方法，涉及化学合成设备领域，包括溴出料装置以及与其通过管路相连的控制计量装置向反应装置中加料，所述反应装置外部设有冷却装置，还包括自动调节装置。实现了实现分段控制，根据反应釜的温度自动调节加溴量，同时，控制盐水流量、加溴重量等数据及投料顺序，保证合成反应更加平稳，产品纯度得到提高，并且减轻了工人劳动强度，提高了生产的安全系数的技术效果。

Description

一种四溴双酚A合成工序自动加溴装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及四溴双酚A生产领域，尤其涉及一种四溴双酚A合成工序自动加溴装置。
背景技术
四溴双酚A(TBBPA)化学名称4,4-异亚丙基-双-(2,6-二溴苯酚)，是目前比较常见的一种溴类阻燃剂。作为反应性阻燃剂，可用于环氧树脂、聚氨酯树脂等；作为添加型阻燃剂可用于聚苯乙烯、SAN树脂及ABS树脂等，这些树脂被广泛应用于生产印刷电路板、电子灌封料、家用电器以及电子产品的外壳。作为添加型阻燃剂，应用于聚碳酸酯、不饱和树脂、聚苯乙烯等热塑性塑料和部分热固性塑料树脂，以赋予其阻燃性。
现阶段的四溴双酚A生产合成的催化反应阶段通常是在反应釜中加入一定量的氯苯，然后启动搅拌，加入稀释好的硫酸、选择性催化剂、双氧水，再加入双酚A，而后开始滴加溴素；反应釜夹套中通入循环冰盐水降温，滴加完溴素后持续反应1h，得到反应液；
四溴双酚A的合成工序步骤多，原料种类多，影响因素多，目前国内生产厂家都是手动加料操作，标配的操作条件是安全联锁温度、液位等指标，人工控制加料顺序和速度，相对平稳的完成合成过程，但在这约6小时左右的合成滴加时间内，工人要求责任心极高，频繁走动察看温度记录，估计温升趋势，调整手阀频率较高。如果操作不认真或有失误，就难以平稳完成合成工序的指标，保证不了产品的纯度，并且安全隐患难以根除。
发明内容
本发明的目的是提供一种四溴双酚A合成工序自动加溴装置，实现分段控制，根据反应釜的温度自动调节加溴量，同时，控制盐水流量、加溴重量等数据及投料顺序，保证合成反应更加平稳，产品纯度得到提高，并且减轻了工人劳动强度，提高了生产的安全系数。
为解决上述问题，本发明公开了一种四溴双酚A合成工序自动加溴装置，包括溴出料装置以及与其通过管路相连的控制计量装置向反应装置中加料，所述反应装置外部设有冷却装置，还包括自动调节装置；其中所述溴出料装置包括溴计量罐以及与溴计量罐出口的主手动阀；所述控制计量装置包括手动阀、切断阀和计量泵，所述切断阀与计量泵串联后与手动阀并联；所述反应装置包括反应釜以及设置于反应釜内部的搅拌器；所述冷却装置包括冷冻盐水进水管和冷冻盐水回水管，所述冷冻盐水回水管上设有流量计和冷冻盐水回水水泵。
其中所述自动调节装置接收来自溴计量罐的重量反馈，来自切断阀的开关反馈，来自计量泵的速度反馈及压力检漏反馈，来自搅拌器的频率反馈，来自流量计的流量反馈，来自冷冻盐水回水水泵的运行反馈以及冷冻盐水进水管、冷冻盐水回水管和反应釜的温度反馈。
其中所述自动调节装置对计量泵发送速度调节信号，对切断阀发送开关命令，对冷冻盐水发送启停命令，对外界发送放料提醒。
进一步的其中，所述冷冻盐水回水水泵能够通过远程和或者就地控制。
本发明还公布公开了一种四溴双酚A合成工序自动加溴装置的控制方法
整个过程由4个阶段构成：
S1.第一阶段自动调节系统采集反应装置内温度反馈的数据，根据温度数据，输出相应的控制信号至计量泵和冷冻盐水回水水泵，当反应装置内温度反馈的数据达到设定的温度值后进入第二阶段；
S2.自动调节系统采集反应装置内温度反馈、进水温度反馈、回水温度反馈、冷冻盐水流量计的数据，按照恒温控制算法1形成两路控制信号，分别输出至计量泵和冷冻盐水泵驱动器，同时采集溴计量罐的重量反馈，当该数据小于设定值后进入第三阶段；
S3.自动调节系统向计量泵输出恒定信号，采集反应装置内温度反馈、进水温度反馈、回水温度反馈的数据，按照恒温控制算法2形成一路控制信号，输出至冷冻盐水回水水泵，同时采集溴计量罐的重量反馈数据，当该数据为零时进入第四阶段；
S4.自动调节系统输出零信号至计量泵和冷冻盐水回水水泵，采集反应装置内温度反馈，当该数据达到设定值后完成控制过程。
进一步的，其中所述的恒温控制算法1，该控制算法的输入变量包括反应装置内温度值T、冷冻盐水的回水温度与进水温度的差值Δt、冷冻盐水的流量值q，输出变量包括计量泵控制信号ub、冷冻盐水泵控制信号uw，输出变量与输入变量的关系如下式计算：
ub＝saut(α·fPID(T-TS)+β·qΔt,uS)
Figure SMS_1
其中TS为反应釜内的温度设定值，α、β、λ为常数，uS为加溴信号的最大门限阈值，Δq为冷冻水流量的偏差，fPID(.)为PID控制律，可表示为
Figure SMS_2
其中k1，k2，k3为常数；saut(.)为饱和函数，可表示为/>
Figure SMS_3
进一步的，其中所述恒温控制算法2，该控制算法的输入变量包括反应装置内温度值T、冷冻盐水的回水温度与进水温度的差值Δt、冷冻盐水的流量值q，输出变量为冷冻盐水泵控制信号uw，输出变量与输入变量的关系如下式计算：
Figure SMS_4
其中TS为反应釜内的温度设定值，λ、ε、η为常数，u0为恒定的加溴信号的值，Δq为冷冻水流量的偏差，fPID(.)为PID控制律，可表示为
Figure SMS_5
其中k1，k2，k3为常数。
本发明的有益效果在于：
通过本发明公开的装置，减轻工人劳动强度，提高安全系数，根据四溴双酚A工艺特点，结合生产实际，通过自动控制加溴系统，分段控制，根据反应釜的温度自动调节加溴量，同时，控制盐水流量、加溴重量等数据及投料顺序，保证合成反应更加平稳，使四溴双酚A熔点更趋稳定，纯度得到提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的整体结构示意图；
图中：1.出料装置；2.控制计量装置；3.反应装置；4.冷却装置；5.自动调节装置；11.溴计量罐；12.主手动阀；21.手动阀；22.切断阀；23.计量泵；31.反应釜；32.搅拌器；41.冷冻盐水进水管；42.冷冻盐水回水管；43.流量计；44.冷冻盐水回水水泵。
具体实施例
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示的一种四溴双酚A合成工序自动加溴装置，包括溴出料装置1以及与其通过管路相连的控制计量装置2向反应装置3中加料，所述反应装置外部设有冷却装置4，还包括自动调节装置5；其中所述溴出料装置包括溴计量罐11以及与溴计量罐出口的主手动阀12；所述控制计量装置包括手动阀21、切断阀22和计量泵23，所述切断阀与计量泵串联后与手动阀并联；所述反应装置包括反应釜31以及设置于反应釜内部的搅拌器32；所述冷却装置包括冷冻盐水进水管41和冷冻盐水回水管42，所述冷冻盐水回水管上设有流量计43和冷冻盐水回水水泵44。
其中所述自动调节装置接收来自溴计量罐的重量反馈，来自切断阀的开关反馈，来自计量泵的速度反馈及压力检漏反馈，来自搅拌器的频率反馈，来自流量计的流量反馈，来自冷冻盐水回水水泵的运行反馈以及冷冻盐水进水管、冷冻盐水回水管和反应釜的温度反馈。
其中所述自动调节装置对计量泵发送速度调节信号，对切断阀发送开关命令，对冷冻盐水发送启停命令，对外界发送放料提醒。
进一步的其中，所述冷冻盐水回水水泵能够通过远程和或者就地控制。
实施例二：
一种四溴双酚A合成工序自动加溴装置的控制方法整个过程由4个阶段构成：
S1.第一阶段自动调节系统采集反应装置内温度反馈的数据，根据温度数据，输出相应的控制信号至计量泵和冷冻盐水回水水泵，当反应装置内温度反馈的数据达到设定的温度值后进入第二阶段；
S2.自动调节系统采集反应装置内温度反馈、进水温度反馈、回水温度反馈、冷冻盐水流量计的数据，按照恒温控制算法1形成两路控制信号，分别输出至计量泵和冷冻盐水泵驱动器，同时采集溴计量罐的重量反馈，当该数据小于设定值后进入第三阶段；
S3.自动调节系统向计量泵输出恒定信号，采集反应装置内温度反馈、进水温度反馈、回水温度反馈的数据，按照恒温控制算法2形成一路控制信号，输出至冷冻盐水回水水泵，同时采集溴计量罐的重量反馈数据，当该数据为零时进入第四阶段；
S4.自动调节系统输出零信号至计量泵和冷冻盐水回水水泵，采集反应装置内温度反馈，当该数据达到设定值后完成控制过程。
所述的恒温控制算法1，该控制算法的输入变量包括反应装置内温度值T、冷冻盐水的回水温度与进水温度的差值Δt、冷冻盐水的流量值q，输出变量包括计量泵控制信号ub、冷冻盐水泵控制信号uw，输出变量与输入变量的关系如下式计算：
ub＝saut(α·fPID(T-TS)+β·qΔt,uS)
Figure SMS_6
其中TS为反应釜内的温度设定值，α、β、λ为常数，uS为加溴信号的最大门限阈值，Δq为冷冻水流量的偏差，fPID(.)为PID控制律，可表示为
Figure SMS_7
其中k1，k2，k3为常数；saut(.)为饱和函数，可表示为/>
Figure SMS_8
所述恒温控制算法2，该控制算法的输入变量包括反应装置内温度值T、冷冻盐水的回水温度与进水温度的差值Δt、冷冻盐水的流量值q，输出变量为冷冻盐水泵控制信号uw，输出变量与输入变量的关系如下式计算：
Figure SMS_9
其中TS为反应釜内的温度设定值，λ、ε、η为常数，u0为恒定的加溴信号的值，Δq为冷冻水流量的偏差，fPID(.)为PID控制律，可表示为
Figure SMS_10
其中k1，k2，k3为常数。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本创造的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，对其进行简单的组合变化都列为本发明的保护之内。

Claims (2)

1.一种四溴双酚A合成工序自动加溴装置的控制方法，其特征在于：整个过程由4个阶段构成：
S1.第一阶段自动调节系统采集反应装置内温度反馈的数据，根据温度数据，输出相应的控制信号至计量泵和冷冻盐水回水水泵，当反应装置内温度反馈的数据达到设定的温度值后进入第二阶段；
S2.自动调节系统采集反应装置内温度反馈、进水温度反馈、回水温度反馈、冷冻盐水流量计的数据，按照恒温控制算法1形成两路控制信号，分别输出至计量泵和冷冻盐水泵驱动器，同时采集溴计量罐的重量反馈，当该数据小于设定值后进入第三阶段；
S3.自动调节系统向计量泵输出恒定信号，采集反应装置内温度反馈、进水温度反馈、回水温度反馈的数据，按照恒温控制算法2形成一路控制信号，输出至冷冻盐水回水水泵，同时采集溴计量罐的重量反馈数据，当该数据为零时进入第四阶段；
S4.自动调节系统输出零信号至计量泵和冷冻盐水回水水泵，采集反应装置内温度反馈，当该数据达到设定值后完成控制过程；
所述的恒温控制算法1，该控制算法的输入变量包括反应装置内温度值T、冷冻盐水的回水温度与进水温度的差值Δt、冷冻盐水的流量值q，输出变量包括计量泵控制信号ub、冷冻盐水泵控制信号uw，输出变量与输入变量的关系如下式计算：
ub＝saut(α·fPID(T-TS)+β·qΔt,uS)
Figure FDA0004142986110000011
其中TS为反应釜内的温度设定值，α、β、λ为常数，uS为加溴信号的最大门限阈值，Δq为冷冻水流量的偏差，fPID(.)为PID控制律，表示为
Figure FDA0004142986110000012
其中k1，k2，k3为常数；saut(.)为饱和函数，表示为/>
Figure FDA0004142986110000013
2.根据权利要求1所述的一种四溴双酚A合成工序自动加溴装置的控制方法，其特征在于：所述恒温控制算法2，该控制算法的输入变量包括反应装置内温度值T、冷冻盐水的回水温度与进水温度的差值Δt、冷冻盐水的流量值q，输出变量为冷冻盐水泵控制信号uw，输出变量与输入变量的关系如下式计算：
Figure FDA0004142986110000021
其中TS为反应釜内的温度设定值，λ、ε、η为常数，u0为恒定的加溴信号的值，Δq为冷冻水流量的偏差，fPID(.)为PID控制律，表示为
Figure FDA0004142986110000022
其中k1，k2，k3为常数。/>
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