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我國聚丙烯（PP）的工業生產始於20世紀70年代，經過30多年的發展，目前已經基本上形成了溶劑法、液相本體一氣相法、間歇式液相本體法、氣相法等多種生產工藝並舉，大中小型生產規模共存的生產格局。現在我國的大型PP生產裝置以引進技術為主，中型和小型PP生產裝置以國產化技術為主。國內聚丙烯產量來自乙烯聯合生產企業的約占40％，以煉油廠副產的丙烯為原料的約占60％。引進技術主要有釜式反應器液相本體一氣相本體Hypol工藝及環管式液相本體一氣相本體組合法Sphenpol工藝，並在吸收、消化國外釜式液相本體一氣相本體工藝和環管式液相本體一氣相本體工藝的基礎上，自行設計建成了多套聚丙烯生產裝置。
2.1 間歇法本體聚丙烯控製方案
間歇式液相本體法(簡稱間歇式)聚ju丙bing烯xi生sheng產chan工gong藝yi是shi我wo國guo自zi主zhu開kai發fa的de適shi合he我wo國guo國guo情qing的de聚ju丙bing烯xi生sheng產chan技ji術shu。它ta的de主zhu要yao工gong藝yi流liu程cheng是shi液ye態tai丙bing烯xi在zai聚ju合he釜fu中zhong，在zai催cui化hua劑ji作zuo用yong下xia進jin行xing聚ju合he反fan應ying，並bing加jia入ru氫qing氣qi調tiao節jie相xiang對dui分fen子zi質zhi量liang。聚ju合he反fan應ying完wan成cheng後hou，聚ju合he產chan物wu進jin入ru閃shan蒸zheng器qi，脫tuo除chu未wei反fan應ying的de丙bing烯xi後hou進jin入ru擠ji出chu機ji，擠ji出chu造zao粒li，稱cheng量liang、包裝、送產品倉庫。回收的丙烯，經冷凝後循環使用。
2.1.1 常規控製
間歇法生產聚丙烯過程所屬的丙烯及引發劑加料、丙烯聚合反應、閃蒸失活、丙烯回收，工藝複雜，設備繁多，屬於典型的大型化工流程工業。另外，模擬量的控製及累積計量較多，控製對象多具有強滯後、大慣性、多幹擾等特性，比如聚合釜的溫度等。中控利用DCS產品優勢，在完成常規控製的基礎上，運用DCS強(qiang)大(da)的(de)模(mo)擬(ni)量(liang)處(chu)理(li)功(gong)能(neng)和(he)獨(du)具(ju)特(te)色(se)的(de)控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)與(yu)策(ce)略(lve)，成(cheng)功(gong)的(de)實(shi)現(xian)了(le)間(jian)歇(xie)法(fa)聚(ju)丙(bing)烯(xi)過(guo)程(cheng)的(de)難(nan)點(dian)控(kong)製(zhi)，滿(man)足(zu)了(le)間(jian)歇(xie)法(fa)聚(ju)丙(bing)烯(xi)過(guo)程(cheng)的(de)控(kong)製(zhi)要(yao)求(qiu)。
1. 進料控製
◆ 丙烯單體、引發劑和氫氣進料量的準確計量
◆ 各物料進料過程中的各個閥門的順序操作
◆ 丙稀進料閥開，聯鎖關丙稀回流閥；反之，聯鎖開丙稀回流閥
2. 過渡階段控製
關鍵控製：
◆ 聚合釜內壓力、溫度曲線控製
◆ 在較短的時間內將釜內溫度加熱到預定溫度，同時溫度又不能上升過快，導致恒溫階段不宜控製
◆ 釜壓超高聯鎖泄壓保護
特色控製策略：
中控構建了丙烯聚合升溫過程控製的數學模型，在模型基礎上使升溫過程時間和恒溫階段控製效果上達到了最理想的優化。
3. 恒溫階段控製
特色控製策略：
◆ 中zhong控kong采cai用yong了le以yi聚ju合he釜fu壓ya力li為wei主zhu環huan，夾jia套tao水shui溫wen度du為wei副fu環huan的de串chuan級ji控kong製zhi方fang式shi。采cai用yong夾jia套tao溫wen度du副fu回hui路lu，可ke以yi使shi冷leng卻que水shui閥fa前qian壓ya力li和he溫wen度du等deng擾rao動dong都dou能neng很hen快kuai地di克ke服fu，即ji溫wen度du副fu回hui路lu起qi迅xun速su的de粗cu調tiao作zuo用yong，壓ya力li主zhu回hui路lu起qi進jin一yi步bu的de細xi調tiao作zuo用yong。
◆ 采用中控類似於傳統的串級PID控製形式的串級預測函數控製方法進行控製（即APC-PFC控製工程軟件包），可使溫度壓力控製效果更加理想。
◆ 中控構建了配方和加氫控製的數學模型，可準確控製氫氣加入量。
◆ 轉化率在線測量，結合聚合反應時間合溫度變化，以此判斷聚合反應終點。
4. 噴料、閃蒸、回收過程控製
關鍵控製：
◆ 回收係統壓力的控製
◆ 閃蒸釜壓力超高，聯鎖開閃蒸釜丙烯回收閥
◆ 升溫過程壓力超高，泄壓時的丙烯回收
特色控製策略：
丙烯回收過程自動控製模型的建立，可有效保證回收係統的安全，同時降低回收過程的時間，提高生產效率。
2.1.2 批量控製
間歇式液相本體法聚丙烯(PP)生產工藝另一特點是批量控製，需要結合生產實際將整個聚合釜的批量控製按配方進行修改和調入，實現從加單體、加引發劑，聚合到閃蒸全過程順序控製。中控在整個控製策略中將入料、配料、升溫、保溫、噴料、閃蒸釜置換抽真空、閃蒸釜輸料等分成若幹個子功能單元塊，每個單元塊單獨編程自成一體，都包含單元初始化啟動程序、人機對話程序、單元聯鎖保護程序、單元設備故障檢測/guzhangchulichengxuhekongzhizhuchengxu，zheyang，danyuanchengxujiukedanduxiugaitiaoshi，danduchushihua，anzhaoyushetiaojiandanduqidongwanchengbendanyuankongzhiluoji，ercaozuoyuangenjushengchanshunxuzhugeqidongxiangguanchengxubulaiwanchengzhenggepiliangshengchan。peifangdexiugaihetiaorushizhenggepiliangkongzhideguanjian，tazhijieguanxidaojialiaodezhunque、生產的安全和控製的效果。配方選擇及聚合控製畫麵如圖4,圖5所示：
2.2 連續法本體聚丙烯生產過程控製策略
lianxufabentijuhegongyiancaiyongdejuhefanyingqidebutong，fenweifushijuhegongyiheguanshijuhegongyi。zhezhonggongyidetedianshijiegoujiandan，juyoudanweitijichuanremianji、總傳熱係數高、單程轉化率高、chanpinpaihaoqiehuanshijianduandetedian。zaiquanshijieyijizaiguoneishengchanjubingxidezhuangzhizhong，caiyonghuanguanfagongyishizuiduo。zhenggegongyishengchanguochengduiceliangjikongzhixitongyaoqiujiaogaodeshifanyingxitongjixiangguanliucheng。tabaokuoyujiechuguan、預聚合反應器及環管反應器3個部分。整個反應過程對於溫度、壓力、丙烯進料、氫加入量、環管反應器的緩衝罐液位、聚合物含量的檢測控製要求較嚴格，各參數的控製相互關聯。
1. 催化劑和助劑配置單元
特色控製策略：
◆ 采用了與丙烯進料量進行比值調節的方法，自動調節三乙基鋁的進料量。而給電子體的流量與三乙基鋁的流量進行比值控製；
◆ 在構建的數學模型的基礎上，主催化劑分散罐的溫度控製可完全滿足工藝的設計要求。
2. 液相聚合單元
特色控製策略：
◆ 丙(bing)烯(xi)流(liu)量(liang)控(kong)製(zhi)采(cai)用(yong)與(yu)反(fan)應(ying)器(qi)內(nei)漿(jiang)料(liao)密(mi)度(du)串(chuan)級(ji)的(de)辦(ban)法(fa)，漿(jiang)料(liao)密(mi)度(du)作(zuo)為(wei)串(chuan)級(ji)回(hui)路(lu)的(de)主(zhu)環(huan)，丙(bing)烯(xi)流(liu)量(liang)做(zuo)作(zuo)為(wei)串(chuan)級(ji)回(hui)路(lu)的(de)副(fu)環(huan)。如(ru)此(ci)實(shi)現(xian)了(le)環(huan)管(guan)反(fan)應(ying)器(qi)內(nei)的(de)進(jin)料(liao)調(tiao)節(jie)，控(kong)製(zhi)了(le)反(fan)應(ying)器(qi)內(nei)的(de)漿(jiang)料(liao)密(mi)度(du)，使(shi)生(sheng)產(chan)處(chu)於(yu)平(ping)穩(wen)運(yun)行(xing)的(de)狀(zhuang)態(tai)。
◆ 環管反應器內的壓力由進入丙烯蒸發器的液態丙烯流量來控製，同時又壓力超高報警和聯鎖保護。
◆ 采用了以環管反應器內漿料溫度為主環，夾套水上水溫度為副環的串級控製方式。
◆ weibaozhenghuanguanfanyingqizhongdejiangyemiduxiangduiwending，huanguanfanyingqidepailiaoshicaiyongkongzhifanyingqihuanchongguandeyeweijinxinglianxupailiaokongzhide，weibaozhengpailiaodelianxuxing，tongshishedingleyigepailiaoshoucaokongzhiqi。
◆ 氫氣的流量控製采用由氣相色譜測定的丙烯氣流中的氫氣濃度為主環，流量調節為副環的串級回路進行控製。
◆ 聯鎖控製分為三種情況：
1） 係統邏輯判斷，當需要快速終止反應時，程序自動氮氣和一氧化碳的混合氣注入每個反應器腿的底部。
2） 當漿液循環泵故障和阻聚無效時，沉下的固體通過打開反應器下的壓力開關排到高壓排放罐。
3） 聯鎖打開反應器上部的安全閥。
2.3 氣相法聚丙烯裝置控製策略
氣相法技術是建立在不脫灰、不脫無規物技術上的，采用高效催化劑的氣相流化聚合工藝。該法采用的聚合反應器通常有流化床、立式攪拌床和臥式攪拌床。它具有一般高效本體法工藝的特點，但與本體法相比具有一些特別的優勢。
1. 進料係統控製
特色控製策略
◆ 構建了在線計算反應器負荷的算法。生產的負荷可由操作員在線設定。
◆ 采用以控製主催化劑的加入量來控製反應器的負荷。以反應器的負荷控製作為主環，主催化劑的流量控製作為副環進行串級調節。
◆ 助催化劑和改性劑的流量采用與主催化進行比值調節。
2. 反應係統控製
特色控製策略：
◆ 在反應器內四個區，每個區分別有三個測溫點，通過三個急冷液流量調節閥來控製反應器內的溫度。
◆ 控製反應器內氣/液比控製，主要是為了控製循環氣量，采用與進反應器的急冷液總流量進行比值控製。
◆ 反應器內料位控製方式有兩種：射(she)線(xian)方(fang)式(shi)或(huo)電(dian)機(ji)功(gong)率(lv)方(fang)式(shi)。液(ye)位(wei)通(tong)過(guo)反(fan)應(ying)器(qi)出(chu)口(kou)閥(fa)門(men)的(de)打(da)開(kai)時(shi)間(jian)和(he)打(da)開(kai)間(jian)隔(ge)時(shi)間(jian)來(lai)控(kong)製(zhi)。閥(fa)門(men)的(de)循(xun)環(huan)打(da)開(kai)時(shi)間(jian)和(he)間(jian)隔(ge)時(shi)間(jian)由(you)控(kong)製(zhi)邏(luo)輯(ji)給(gei)定(ding)。
◆ 氫氣/丙烯比率控製是通過和氫氣流量進行串級控製的。氫氣的流量控製采用分成調節：當dang流liu量liang偏pian差cha大da的de時shi候hou采cai用yong大da的de流liu量liang調tiao節jie閥fa進jin行xing調tiao節jie，當dang流liu量liang偏pian差cha小xiao的de時shi候hou采cai用yong小xiao的de流liu量liang調tiao節jie閥fa進jin行xing調tiao節jie，從cong而er使shi氫qing氣qi流liu量liang保bao持chi平ping穩wen的de狀zhuang態tai。
◆ 乙烯/丙烯比值的控製，也是采用串級控製。以乙烯流量控製為內環，乙烯/丙烯的比值為外環。
◆ 頂部分離器液位和新鮮丙烯加料流量采用串級控製。
下麵是中控在聚丙烯行業部分典型項目。
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典型用戶 |
項目名稱 |
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壽光順泰化工有限公司 |
5萬噸/年聚丙烯 |
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壽光市順泰化工有限公司 |
5萬噸/年聚丙稀工程（二期） |
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玉門煉油化工總廠 |
4萬噸/年聚丙烯 |
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南充石達化工有限公司 |
2萬噸/年聚丙烯及7萬噸/年氣分 |
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中國石油呼和浩特石化公司 |
1.5萬噸/年聚丙烯 |
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新疆克拉瑪依煉化 |
1萬噸/年聚丙烯改造 |
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南樂縣天潤化工有限責任公司 |
6000噸/年聚丙烯 |
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鎮海煉化化工股份有限公司 |
聚丙烯生產裝置 |
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新疆獨山子天利高新股份有限公司 |
聚丙烯生產裝置 |
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中國石油天然氣克拉瑪依石化分公司 |
聚丙烯裝置改造 |
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中國石油天然氣股份有限公司呼和浩特石化分公司 |
聚丙烯裝置改造 |
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山東恒源石油化工股份有限公司 |
第一聚丙烯裝置 |
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山東恒源石油化工股份有限公司 |
第二聚丙烯裝置 |
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