CN114545997A - 一种聚烯烃釜式反应恒温控制方法及装置 - Google Patents

一种聚烯烃釜式反应恒温控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种聚烯烃釜式反应恒温控制方法及装置，聚烯烃釜式反应恒温控制方法包括：a)获得聚烯烃反应釜的实时温度值，比较所述实时温度值与预设温度值，若所述实时温度值与所述预设温度值不同，则根据所述实时温度值获得聚烯烃反应釜的实时压力值；b)比较所述实时压力值和预设压力值，若实时压力值大于等于预设压力值，调节聚烯烃反应釜的阀位开度为最小值；若实时压力值小于预设压力值，则进行步骤c)；c)根据所述聚烯烃反应釜的实时压力值和预设压力值，获得反应需水量的数值，根据所述反应需水量的数值调节聚烯烃反应釜的阀位开度值。本发明有利于实现恒温自动化精准控制，降低反应温度波动，提高产品质量。

Description

一种聚烯烃釜式反应恒温控制方法及装置
技术领域
本发明属于反应釜领域，具体涉及一种聚烯烃釜式反应恒温控制方法及装置。
背景技术
聚烯烃具有原料丰富、容易加工成型、综合性能优良的优点，是一类产量大、应用广泛的高分子材料。聚烯烃釜式反应生产工艺是我国自行研发烯烃聚合生产方法，具有生产成本低、见效快、能耗低的、经济效益好、“三废”少、安全性能高等优势，在我国的炼油厂中应用广泛。
聚烯烃釜式反应的物料为混合物料，包括单体和氢气，随着聚合反应的进行，饱和蒸汽压发生变化。
近年来，随着聚烯烃行业的发展，聚烯烃釜式反应生产工艺取得了长足的进步，其在新产品研发阶段的应用有着不可替代的优势，但仍存在许多待完善的地方，反应控制方面往往是实现压力恒定控制而非温度恒定控制，对聚烯烃产品质量造成很大影响，而在聚合恒温控制阶段存在单回路控制滞后的问题，导致反应过程中温度波动大，影响产品熔指、分子量等重要产品质量指标。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚烯烃釜式反应恒温控制方法及装置，有利于实现聚烯烃釜式反应恒温自动化精准控制，降低反应温度波动。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种聚烯烃釜式反应恒温控制方法，包括：
a)获得聚烯烃反应釜的实时温度值，比较所述实时温度值与预设温度值，若所述实时温度值与所述预设温度值不同，则根据所述实时温度值获得聚烯烃反应釜的实时压力值；
b)比较所述实时压力值和预设压力值，若实时压力值大于等于预设压力值，调节聚烯烃反应釜的阀位开度值为最小值；若实时压力值小于预设压力值，则进行步骤c)；
c)根据所述聚烯烃反应釜的实时压力值和预设压力值，获得反应需水量的数值，根据所述反应需水量的数值调节聚烯烃反应釜的阀位开度值。
本发明所述步骤a)中，按照公式1计算实时压力值，所述公式1为：
LgP1＝A-B/(T1+C)；
P1为实时压力值；T1为实时温度值；A、B和C分别为反应单体的饱和蒸汽压常数。
本发明所述步骤c)中，按照公式2计算反应需水量的数值，所述公式2为：
X＝P0-P1；
X为反应需水量的数值；P0为预设压力值；P1为实时压力值；
按照标准曲线调节阀位开度值，所述标准曲线为：
Y＝a*X5+b*X4+c*X3-d*X2+e*X+f；
X为反应需水量的数值；Y为阀位开度值；a、b、c、d、e和f根据实际运行数据模拟的趋势曲线确定。
本发明所述的聚烯烃釜式反应恒温控制方法，还包括：在预设周期内，将获得的实时压力值设置为预设压力值。本发明所述预设周期为实时温度值由预设温度值经过变化回到预设温度值的周期，或者，所述预设周期为由预设温度值和预设压力值变化为实时温度值大于预设温度值且实时压力值大于预设压力值的周期。
本发明所述的聚烯烃釜式反应恒温控制方法，还包括：设置反应强度报警；所述反应强度报警包括阀位开度强报警和实时温度弱报警。
在一个实施例中，所述步骤a)中，聚烯烃反应釜的实时温度值为聚烯烃反应釜釜底的实时温度值。
本发明提供了一种聚烯烃釜式反应恒温控制方法，将温度、压力、反应需水量和阀位开度建立联系，通过调整阀位开度控制反应温度恒定，降低反应温度波动。
本发明还提供了一种聚烯烃釜式反应恒温控制装置，包括：
温度传感器，所述温度传感器用于获取实时温度值，并将所述实时温度值发送给温度分析装置；
温度分析装置，所述温度分析装置用于接收所述温度传感器发送的实时温度值，并比较实时温度值和预设温度值，若实时温度值与预设温度值不同，则将所述实时温度值发送给压力分析装置；
压力分析装置，所述压力分析装置用于接收所述温度分析装置的实时温度值，并根据实时温度值获得实时压力值，比较实时压力值和预设压力值，若实时压力值大于预设压力值，发送阀位开度值信号至阀位调节装置；若实时压力值小于预设压力值，发送实时压力值至第三分析装置；
第三分析装置，所述第三分析装置用于接收实时压力值，并根据所述实时压力值和预设压力值，获得反应需水量的数值，根据所述反应需水量的数值获得阀位开度值，并将所述阀位开度值信号发送至阀位调节装置；
阀位调节装置，所述调节装置接收压力分析装置的阀位开度值信号，调节聚烯烃反应釜的阀位开度值为最小值；并接收第三分析装置的阀位开度值信号，根据所述阀位开度值信号对阀位开度进行调节。
本发明提供了一种聚烯烃釜式反应恒温控制装置，通过连通温度传感器、温度分析装置、压力分析装置、第三分析装置和阀位调节装置，温度传感器的信号最终转化为阀位调节信号，调节阀位开度，可以实现对反应温度的自动化精准调控，降低反应温度波动，提高产品的质量。
本发明提供了一种聚烯烃釜式反应恒温控制方法，包括：a)获得聚烯烃反应釜的实时温度值，比较所述实时温度值与预设温度值，若所述实时温度值与所述预设温度值不同，则根据所述实时温度值获得聚烯烃反应釜的实时压力值；b)比较所述实时压力值和预设压力值，若实时压力值大于等于预设压力值，调节聚烯烃反应釜的阀位开度值为最小值；若实时压力值小于预设压力值，则进行步骤c)；c)根据所述聚烯烃反应釜的实时压力值和预设压力值，获得反应需水量的数值，根据所述反应需水量的数值调节聚烯烃反应釜的阀位开度值。本发明将反应温度、反应压力、反应需水量和阀位开度建立联系，通过调整阀位开度控制反应温度保持恒定。本发明提供的方法可以实现对反应温度的精准调控，降低反应温度波动，对反应过程中聚合物的分子量分布、熔融指数变化和聚合能够实现更精确的控制，提高产品的质量，在温度和压力精度达到极限、温度控制要求较高的条件下效果显著。
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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的聚烯烃釜式反应恒温控制方法示意图；
图2为本发明实施例提供的聚烯烃釜式反应恒温控制装置示意图；
图3为本发明一个实施例提供的聚烯烃釜式反应阀位开度调节曲线。
具体实施方式
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。但本发明不限于以下实施例，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。
在聚烯烃釜式反应过程中，随着反应的进行和物料浓度的变化，反应釜内温度升高，反应釜内温度变化对产品质量指标(聚合物的分子量分布、熔融指数变化和聚合度等)有明显影响，因此采用恒温控制方法对反应温度的变化进行控制，可以提高产品质量。聚烯烃反应釜的实时温度值为聚烯烃反应釜釜底的实时温度值，聚烯烃反应釜的物料为烯烃单体和氢气的混合物，所述烯烃单体与氢气可以以任意比例混合，所述单体为丙烯和丁烯中的一种或两种，优选为丙烯和丁烯中的两种，丙烯和丁烯以任意比例混合。
聚烯烃釜式反应恒温控制方法如图1所示，图1为本发明实施例提供的聚烯烃釜式反应恒温控制方法示意图。
首先，本发明通过温度传感器获得聚烯烃反应釜的实时温度值，比较所述预设温度值与所述实时温度值，若所述实时温度值与所述预设温度值不同，则根据所述实时温度值获得聚烯烃反应釜的实时压力值。
在一个实施例中，可以按照公式1计算实时压力值，所述公式1为：
LgP1＝A-B/(T1+C)；
其中，P1为实时压力值；T1为实时温度值；A、B和C分别为反应单体的饱和蒸汽压常数。A、B和C与反应单体有关，可查数据表。
预设温度值与实时温度值的变化值为温度传感器仪表测量精度的±2倍。在一个实施例中，温度传感器仪表精度为0.1℃时，预设温度值与实时温度值的变化值为±0.2℃。
得到所述实时压力值后，比较所述实时压力值和预设压力值，若实时压力值大于等于预设压力值，调节聚烯烃反应釜的阀位开度值为最小值，最小阀位开度为冷却介质(水)保持流通的最小开度，采用所述最小阀位开度可以实现对反应的有效控制，避免温度波动或飞温，避免冷却介质出现长时间停顿；
若实时压力值小于预设压力值，则根据所述聚烯烃反应釜的实时压力值和预设压力值，获得反应需水量的数值。在一个实施例中，按照公式2计算反应需水量的数值，所述公式2为：
X＝P0-P1；
其中，X为反应需水量的数值；P0为预设压力值；P1为实时压力值。
得到反应需水量后，调节聚烯烃反应釜的阀位开度值。
在一个实施例中，按照标准曲线调节阀位开度值，所述标准曲线为：
Y＝a*X5+b*X4+c*X3-d*X2+e*X+f；X为反应需水量的数值；Y为阀位开度值；a、b、c、d、e和f根据实际运行数据模拟趋势曲线确定。所述实际运行数据的模拟曲线为Y＝∫X；其中X为反应需水量的数值；Y为阀位开度值；设计一个合适的水阀变化函数，实现水阀单次变化调节。
在一个实施例中，按照标准曲线调节阀位开度值，所述标准曲线如图3所示，图3为本发明一个实施例提供的聚烯烃釜式反应阀位开度调节曲线。采用标准曲线可以实现阀位开度单次变化调节，所述标准曲线为：Y＝0.0092*X5-0.273*X4+2.626*X3-8*X2+23*X+6，其中Y为阀位开度值，X为需水量的数值。
本发明所述阀位开度值由实时温度值、预设温度值、实时压力值和预设压力值共同控制，将所述预设温度值设置为控制变量，作为主信号；将所述预设压力值设置为控制变量，作为辅信号。根据聚烯烃反应釜反应情况及调节阀阀位开度形式不同可以针对不同反应变化。
进一步的，为了实现对反应温度调节速度进行调控，本发明所述聚烯烃釜式反应恒温控制方法还包括：在预设周期内，将获得的实时压力值设置为预设压力值。本发明利用预设周期实现调节快慢，预设周期设定方式采用两种方式具有更广泛的适应性，其应用范围增加，对于反应放热量较大或较小都可以通过调节周期的变化实现精准调节。
在一个实施例中，所述预设周期为实时温度值由预设温度值经过变化回到预设温度值的周期。
在一个实施例中，所述预设周期为由预设温度值和预设压力值变化为实时温度值大于预设温度值且实时压力值大于预设压力值的周期。
为了实现对反应异常的监控，本发明所述聚烯烃釜式反应恒温控制方法还包括：设置反应强度报警；所述反应强度报警包括阀位开度强报警和实时温度弱报警。在一个实施例中，聚烯烃釜式反应调节阀为三个梯次的调节阀，阀位开度强报警设置为阀位开度大于300的报警。在一个实施例中，实时温度弱报警设置为实时温度值在0.5～10min内低于预设温度值0.2的报警。实时温度弱报警中实时温度值低于预设温度值的时间与控制的灵敏度相关，时间越长，则控制的灵敏度越差。在一个实施例中，实时温度弱报警设置为实时温度值在3～10min内低于预设温度值0.2的报警。
本发明提供的聚烯烃釜式反应恒温控制方法，若实时温度值与预设温度值不同，通过连通温度传感器、温度分析装置、压力分析装置、第三分析装置和阀位调节装置，将温度与压力进行转化，控制反应需水量，调节阀位开度，可以实现对反应温度的精准调控，降低反应温度波动，对反应过程中聚合物的分子量分布、熔融指数变化和聚合能够实现更精确的控制，提高产品质量。
本发明还提供了一种聚烯烃釜式反应恒温控制装置，如图2所示，图2为本发明实施例提供的聚烯烃釜式反应恒温控制装置示意图。
本发明提供的一种聚烯烃釜式反应恒温控制装置，包括：温度传感器、温度分析装置、压力分析装置、第三分析装置和阀位调节装置。
本发明所述温度传感器用于获取实时温度值，并将所述实时温度值发送给温度分析装置。
本发明所述温度分析装置用于接收所述温度传感器发送的实时温度值，并比较实时温度值和预设温度值，若实时温度值与预设温度值不同，则将所述实时温度值发送给压力分析装置。
本发明所述压力分析装置用于接收所述温度分析装置的实时温度值，并根据实时温度值获得实时压力值。在一个实施例中，可以按照公式1计算实时压力值，所述公式1为上述技术方案所述公式1，在此不再赘述。
得到实时压力值后，比较实时压力值和预设压力值，若实时压力值大于预设压力值，发送阀位开度值信号至阀位调节装置；若实时压力值小于预设压力值，发送实时压力值至第三分析装置。
本发明所述第三分析装置用于接收实时压力值，并根据所述实时压力值和预设压力值，获得反应需水量的数值。在一个实施例中，按照公式2计算反应需水量的数值，所述公式2为上述技术方案所述公式2，在此不再赘述。
得到反应需水量后，根据所述反应需水量的数值获得阀位开度值，按照标准曲线调节阀位开度值，所述标准曲线为上述技术方案所述标准曲线，在此不再赘述。
得到调节阀位开度值后，将所述阀位开度值信号发送至阀位调节装置。
本发明所述阀位调节装置接收压力分析装置的阀位开度值信号，调节聚烯烃反应釜的阀位开度值为最小值；并接收第三分析装置的阀位开度值信号，根据所述阀位开度值信号对阀位开度进行调节。
本发明所述聚烯烃釜式反应恒温控制装置，还包括：周期调节装置，所述周期调节装置用于调节预设周期，在预设周期内，接收压力分析信号，将获得的实时压力值设置为预设压力值；所述预设周期为实时温度值由预设温度值经过变化回到预设温度值的周期，或者，所述预设周期为由预设温度值和预设压力值变化为实时温度值大于预设温度值且实时压力值大于预设压力值的周期。
本发明所述聚烯烃釜式反应恒温控制装置，还包括：反应强度报警装置；所述反应强度报警装置包括阀位开度强报警装置和实时温度弱报警装置。在一个实施例中，聚烯烃釜式反应调节阀为三个梯次的调节阀，若阀位开度值大于300，发送信号至阀位开度强报警装置。在一个实施例中，实时温度值在0.5～10min内低于预设温度值0.2，发送信号至实时温度弱报警装置。实时温度值低于预设温度值的时间与控制的灵敏度相关，时间越长，则控制的灵敏度越差。在一个实施例中，实时温度值在3～10min内低于预设温度值0.2，发送信号至实时温度弱报警装置。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种聚烯烃釜式反应恒温控制方法，其特征在于，包括：
a)获得聚烯烃反应釜的实时温度值，比较所述实时温度值与预设温度值，若所述实时温度值与所述预设温度值不同，则根据所述实时温度值获得聚烯烃反应釜的实时压力值；
b)比较所述实时压力值和预设压力值，若实时压力值大于等于预设压力值，调节聚烯烃反应釜的阀位开度值为最小值；若实时压力值小于预设压力值，则进行步骤c)；
c)根据所述聚烯烃反应釜的实时压力值和预设压力值，获得反应需水量的数值，根据所述反应需水量的数值调节聚烯烃反应釜的阀位开度值。
2.根据权利要求1所述的聚烯烃釜式反应恒温控制方法，其特征在于，所述步骤a)中，按照公式1计算实时压力值，所述公式1为：
LgP1＝A-B/(T1+C)；
P1为实时压力值；T1为实时温度值；A、B和C分别为反应单体的饱和蒸汽压常数。
3.根据权利要求2所述的聚烯烃釜式反应恒温控制方法，其特征在于，所述步骤c)中，按照公式2计算反应需水量的数值，所述公式2为：
X＝P0-P1；
X为反应需水量的数值；P0为预设压力值；P1为实时压力值。
4.根据权利要求3所述的聚烯烃釜式反应恒温控制方法，其特征在于，所述步骤c)中，按照标准曲线调节阀位开度值，所述标准曲线为：
Y＝a*X5+b*X4+c*X3-d*X2+e*X+f；
X为反应需水量的数值；Y为阀位开度值；a、b、c、d、e和f根据实际运行数据模拟的趋势曲线确定。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的聚烯烃釜式反应恒温控制方法，其特征在于，还包括：在预设周期内，将获得的实时压力值设置为预设压力值。
6.根据权利要求5所述的聚烯烃釜式反应恒温控制方法，其特征在于，所述预设周期为实时温度值由预设温度值经过变化回到预设温度值的周期。
7.根据权利要求5所述的聚烯烃釜式反应恒温控制方法，其特征在于，所述预设周期为由预设温度值和预设压力值变化为实时温度值大于预设温度值且实时压力值大于预设压力值的周期。
8.根据权利要求1～4任意一项所述的聚烯烃釜式反应恒温控制方法，其特征在于，还包括：设置反应强度报警；
所述反应强度报警包括阀位开度强报警和实时温度弱报警。
9.根据权利要求1所述聚烯烃釜式反应恒温控制方法，其特征在于，所述步骤a)中，聚烯烃反应釜的实时温度值为聚烯烃反应釜釜底的实时温度值。
10.一种聚烯烃釜式反应恒温控制装置，包括：
温度传感器，所述温度传感器用于获取实时温度值，并将所述实时温度值发送给温度分析装置；
温度分析装置，所述温度分析装置用于接收所述温度传感器发送的实时温度值，并比较实时温度值和预设温度值，若实时温度值与预设温度值不同，则将所述实时温度值发送给压力分析装置；
压力分析装置，所述压力分析装置用于接收所述温度分析装置的实时温度值，并根据实时温度值获得实时压力值，比较实时压力值和预设压力值，若实时压力值大于预设压力值，发送阀位开度值信号至阀位调节装置；若实时压力值小于预设压力值，发送实时压力值至第三分析装置；
第三分析装置，所述第三分析装置用于接收实时压力值，并根据所述实时压力值和预设压力值，获得反应需水量的数值，根据所述反应需水量的数值获得阀位开度值，并将所述阀位开度值信号发送至阀位调节装置；
阀位调节装置，所述阀位调节装置接收压力分析装置的阀位开度值信号，调节聚烯烃反应釜的阀位开度值为最小值；并接收第三分析装置的阀位开度值信号，根据所述阀位开度值信号对阀位开度进行调节。
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