一、前言
在PVC行業,中控有著豐富的技術改造和新上裝置的工程實踐經驗和完善的行業自動化生產過程解決方案。自1998年開始,先後在杭電化、西化、太化、福二化、株化、宜賓天原、內蒙古三聯化工、包頭明天、河南神馬、四川金路、青島海晶和陽泉煤業等三十多家企業的100多套裝置上得到成功應用,生產工藝技術涉及懸浮法、本體法和乳液法,釜型有13m3、30 m3、45 m3、48 m3、70 m3等。
目前國內約60%的氯堿行業裝置選用了中控的WebField係列的DCS,完全扭轉了過去基本依賴進口DCS產品的局麵。中控期待著為更多的PVC行業用戶提供優質的產品、完善的服務,幫助更多的PVC行業用戶提高經濟效益與社會效益。
二、PVC生產工藝流程簡介
PVC的聚合基本方法有四種:懸浮聚合、乳液聚合、本體聚合和溶液聚合。樹脂產品的物理形態有粒狀、粉狀、糊狀、溶液和清漆等,它們各自適應一定的加工工藝或使用範圍。目前我國主要用懸浮法生產,成品為某種粗細的粒狀樹脂,適宜於壓延、擠出、注射、吹塑等成型加工工藝,對懸浮法作適當的改進,可生產代糊用樹脂。乳液法糊樹脂均采用國外的技術,其產量約占10%,隨著硬質樹脂使用範圍的擴大,其比重有所下降。本體法PVCjuhezaiwoguojinyibintianyuanhuagongerchangheneimengguhaijilvjianhuagonggufenyouxiangongsicaiyong,qichanpinhexuanfufaxiangjin,danchanpinzhiliangjiaoxuanfufayouyidingdeyoushi,suizheshengchanzhuangzhideguochanhuahedantaozhuangzhichanliangdezengjia,qichanpinjuyouhenqiangdeshichangjingzhengli。
電石法製取PVC工藝流程主要由乙炔製備、氯乙烯合成及精餾、聚合、幹燥等工序構成。
三、PVC生產過程主要控製方案
3.1 氯乙烯(VCM)合成
關鍵控製:
◆ 氯化氫氣體和乙炔氣體流量比值控製
幹gan燥zao的de氯lv化hua氫qing氣qi體ti和he乙yi炔que氣qi體ti以yi一yi定ding的de流liu量liang自zi動dong配pei比bi同tong時shi分fen別bie進jin入ru混hun合he器qi,乙yi炔que流liu量liang跟gen隨sui氯lv化hua氫qing流liu量liang變bian化hua。控kong製zhi難nan點dian是shi這zhe兩liang種zhong氣qi體ti的de流liu量liang如ru何he準zhun確que測ce量liang、變比值係數的確定以及調節閥的防腐選型。
◆ 混合器溫度壓力聯鎖保護
當混合器內的溫度或壓力超限時自動切斷乙炔流量並采取一係列的保護措施。
◆ 乙炔穩壓控製
進入混合器前的乙炔壓力必須穩定,為此在乙炔總管設穩壓調節回路。
3.2 氯乙烯(VCM)精餾
關鍵控製:
低沸塔再沸器的加熱控製方塊圖如下圖所示,該控製係統的設定值為低沸塔的塔底溫度,然後加入兩個前饋:即(ji)塔(ta)頂(ding)溫(wen)度(du)和(he)塔(ta)釜(fu)液(ye)位(wei)的(de)前(qian)饋(kui),如(ru)有(you)可(ke)能(neng)再(zai)加(jia)入(ru)提(ti)餾(liu)段(duan)的(de)溫(wen)差(cha),此(ci)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)若(ruo)加(jia)入(ru)提(ti)餾(liu)段(duan)溫(wen)差(cha)前(qian)饋(kui),則(ze)可(ke)以(yi)對(dui)進(jin)料(liao)擾(rao)動(dong)做(zuo)較(jiao)快(kuai)的(de)補(bu)償(chang),從(cong)而(er)提(ti)高(gao)整(zheng)個(ge)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。
低沸塔塔頂冷劑量控製方塊圖如下圖所示,該控製係統的設定值為低沸塔塔頂溫度,然後也加入兩個前饋:即塔釜溫度(提餾段溫差)和塔釜液位的前饋,同樣可以對進料擾動做相應的補償,從而提高整個控製係統的穩定性。
ditadaogaotadezhongjianguoliaoliangkongzhixitongdeshedingzhiweiditayewei,yinweiditayeweidebodongduizhenggejingliuguochenghechanpinzhiliangdeyingxianghenda,suoyiditafuyeweixuyaohengdingkongzhi,tayeshoujinliaoliang、進料狀態及低塔釜加熱量波動的影響,故加入了這二個前饋量。
高gao塔ta再zai沸fei器qi加jia熱re量liang控kong製zhi係xi統tong的de設she定ding值zhi為wei高gao沸fei塔ta塔ta釜fu液ye位wei,此ci控kong製zhi係xi統tong是shi通tong過guo控kong製zhi加jia熱re量liang,從cong而er控kong製zhi塔ta釜fu中zhong的de蒸zheng氣qi量liang達da到dao控kong製zhi塔ta釜fu液ye位wei的de目mu的de,但dan高gao塔ta釜fu液ye位wei受shou塔ta釜fu溫wen度du(提餾段溫差)、塔頂溫度(精餾段溫差)、塔頂冷劑量和從低塔到高塔的過料量的影響也很大,因此也加入了這幾個前饋作為擾動補償,從而提高整個控製的穩定性。
VCM精餾高沸塔、低沸塔采用中控先進控製的控製效果和常規控製效果對比如下圖:
1. 小釜控製
PVCjuhefuwendudekongzhizaifanyingguochengzhongjibenshangcaiyonglefuneiwenduyujiataowendudechuanjitiaojiefangan,yijuhefuneiwenduweizhutiaocanshu,jiataowenduweifutiaocanshu。caiyongjiataowendufuhuilu,keyishilengqueshuifaqianyalihewendudengraodongdounenghenkuaidikefu,jiwendufuhuiluqixunsudecutiaozuoyong,wenduzhuhuiluqijinyibudexitiaozuoyong,tongshiyonghukaolvlengqueshuiwendujiaogao,kongzhixiaoguobulixiang,canzhao70M3的溫控原理,采用內冷單獨控製方式。
特色控製策略:
★ 加熱―實行位式控製,目的為了縮短升溫時間。
★ 過渡―設置切換溫度點,同時結合工藝專家的控製經驗,做到動態切換,避免超調。當PVC聚合釜內溫度達到切換溫度點時,進入過渡過程的經驗PID控製,使PVC聚合釜溫度平穩過渡到設定溫度。
★ 保溫―當聚合釜溫度平穩過渡到設定溫度後,進入正常聚合反應的常規串級控製方式,保持PVC聚合釜內溫度恒定,考慮到該廠采用二種冷卻水方式(外冷采用工業水循環水,內冷采用+5度冷凍水),我們考慮外冷采用分程控製,內冷采用主環輸出直接控製,以減小內冷冷凍水動作幅度大產生較大的幹擾。
2. 懸浮法70m3PVC聚合控製
關鍵控製:
◆ 等溫水入料控製
在古德裏奇技術中,脫鹽水采用熱水進料。當脫鹽水、VCM單體、分散劑、其qi它ta助zhu劑ji加jia料liao完wan成cheng後hou,聚ju合he釜fu溫wen度du約yue高gao於yu聚ju合he反fan應ying溫wen度du,加jia入ru引yin發fa劑ji後hou即ji可ke直zhi接jie進jin入ru聚ju合he反fan應ying過guo程cheng,省sheng去qu了le升sheng溫wen環huan節jie,不bu但dan縮suo短duan了le單dan釜fu操cao作zuo時shi間jian,提ti高gao單dan釜fu產chan能neng,而er且qie提ti高gao了le產chan品pin質zhi量liang。
◆ 聚合反應過程控製
在聚合階段,控製程序要完成釜溫控製、 溫度分布檢測、壓力檢測、測點檢測、粗料預估、注水控製、反應終止判定和滿釜檢測等。
◆ 釜溫控製
該控製采用聚合釜釜溫和盤管冷卻水溫的串級控製,通過調節盤管和內冷管進水量來穩定釜溫。
中控近年來承擔了國內30家PVC企業的新建或擴建技術改造工程的50多個自控項目,從乙炔製備、氯乙烯合成精餾,到聚合、幹燥,整個生產線全麵由DCS控製自動優化運行。
在VCM精餾部分的高沸塔、低沸塔工藝控製中,使用中控APC先進控製軟件,使精餾效果達到高效和高質量安全運行。
中控DCS已經應用於各種規格的PVC聚合釜控製,例如30 m3、48 m3和70 m3。應用的聚合工藝類型有本體法和懸浮法。
下麵是我們在PVC行業部分典型項目:
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典型用戶 |
項目名稱 |
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宜賓海豐和銳有限公司 |
20萬噸/年聚氯乙烯(PVC)工程 |
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青島海晶化工集團有限公司 |
16萬噸/年PVC改造工程 |
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太原化工股份有限公司 |
15萬噸/年聚氯乙烯(PVC)工程(三期) |
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宜賓天原股份有限公司 |
12萬噸/年聚氯乙烯 |
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寧夏青銅峽樹脂廠 |
10萬噸/年聚氯乙烯(PVC)工程 |
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山西陽泉煤業(集團)有限責任公司 |
10萬噸/年聚氯乙烯(PVC)工程 |
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四川金路樹脂有限公司 |
8萬噸/年聚氯乙烯(PVC)工程 |
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河南宇航化工股份有限公司 |
8萬噸/年聚氯乙烯(PVC)轉化工段工程 |
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河南宇航化工股份有限公司 |
8萬噸/年聚氯乙烯(PVC)轉化精餾工段工程 |
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太原化工股份有限公司氯堿分公司 |
8萬噸/年聚氯乙烯(PVC)工程 |
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重慶天原化工有限公司 |
8萬噸/年氯堿工程 |
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四川金路樹脂有限公司 |
30立方PVC聚合自動控製改造和幹燥係統擴容工程 |
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中化三聯塑膠(內蒙古)有限責任公司 |
8萬噸/年PVC工段項目工程(一期) |
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內蒙古三聯化工股份有限公司 |
6萬噸/年PVC擴建工程-聚合工段工程 |
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山西榆社化工股份有限公司 |
6萬噸/年聚氯乙烯(PVC)工程 |
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山西榆社化工股份有限公司 |
6萬噸/年聚氯乙烯(PVC)工程(二期) |
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