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1、离子膜、离子膜、PVCPVC消费过程消费过程与与DCSDCS控制战略控制战略2019.11离子膜工艺概述离子膜由一次盐水、二次盐水、电解及氯氢处置等部分组成。1、一次盐水一次盐水主要处置的是粒盐在化盐池溶化后，经参与NaOH、Na2CO3及絮凝剂FeCL3，经沉淀、溢流、戈尔过滤以除去钙镁离子，产生粗精制盐水。2、二次盐水二次盐水主要处置的是从一次盐水工段来的粗精制盐水经螯合树脂塔处置后，吸附一次盐水中的钙镁离子，以产生出电解可以运用的精制盐水。3、电解部分二次盐水来的精制盐水在电解槽经电解后产生氯气、氢气、氢氧化钠及废盐水，废盐水经脱氯处置后回一次盐水化盐池或部分循环回电解槽。氯气送到氯气处
2、置工段，氢氧化钠到氢氧化钠储罐，氢气到氯氢处置工段经处置送到PVC工程的氯化氢工段。4、氯氢处置氯气处置包括氯气液化及事故处置。氯气液化是氯气经水洗、枯燥、冷却、紧缩、液化消费液氯，部分送到HCL工段。事故处置是电解槽事故停车，紧缩机缺点、全厂电源缺点等情况下启动氯气吸收塔。氢气处置是氢气经水洗、枯燥、紧缩消费纯真的氢气，送到HCL工段。一次盐水控制其主要过程为从脱氯工序及其他工序回流的淡盐水、从生水总管来的生水在中间储罐中混合后经保送泵，加热后送到化盐池中，由化盐池溢流到储罐V403,之前参与淡碱及絮凝剂FeCL3,再由储罐V403溢流到V404,处置后经加气融气罐进入预处置器中，参与Na2
3、CO3进后反响槽，充分反响后溢流中间槽V407。再进过滤器进液泵送至戈尔膜过滤器，经过滤进折流槽，参与Na2SO3后送至一次盐水储罐。一次盐水操作画面一一次盐水操作画面二二次盐水控制二次盐水主要处置的是从一次盐水工段来的粗精制盐水经螯合树脂塔处置后，产生出电解可以运用的精制盐水。螯合树脂塔有：A.三塔联接排序;B.二塔排序一塔再生等方式。A、B方式都在工程工程中运用过，有与PLC衔接，也有在DCS实现螯合树脂塔的顺序控制。二次盐水操作画面一二次盐水操作画面二螯合树脂顺控图离子膜电解控制二次盐水来的精制盐水在电解槽经电解后产生氯气、氢气、氢氧化钠及废盐水，废盐水经脱氯处置后回一次盐水化盐池或部分
4、循环回电解槽。氯气送到氯气处置工段，氢氧化钠到氢氧化钠储罐，氢气到氯氢处置工段经处置送到PVC工程的氯化氢工段。离子膜电解主要有： 1、控制，包括各个电解槽的精制盐水流量、阴阳极罐液位、阴阳极液的回流控制、回流烧碱的温度及根据电流调理加纯水流量等。其中比较关键的是氯氢差压的控制。2、联锁：电解槽的联锁包括公用联锁及单槽联锁两部分，公用联锁有全厂电源缺点、氯压机全停、氯氢差压超高或超低及仪表风缺点，这部分联锁发生，那么一切的电解槽联锁停机；单机联锁条件是电解槽的电压有超高、进槽精制盐水流量低或烧碱回流流量低超越一定时间，单机联锁条件成立只影响本槽。离子膜电解槽总貌离子膜电解联锁画面脱氯、氯氢处置
5、脱氯工序的目的是利用加热、真空法将从电解槽来的淡盐水及从氯气洗涤塔来的盐水中的游离氯提出来，最后剩余的少量游离氯那么采用参与Na2SO3除去氯气处置包括氯气液化及事故处置。氯气液化是氯气经水洗、枯燥、冷却、紧缩、液化消费液氯，部分送到HCL工段。氢气处置是氢气经水洗、枯燥、紧缩消费纯真的氢气，送到HCL工段。脱氯画面氯气处置画面氯气紧缩画面氢气紧缩画面事故氯处置事故处置是电解槽全部事故停车，紧缩机缺点停车、全厂电源缺点等情况下启动氯气吸收塔。其事故碱循环泵电源要求双路供电，以确保全厂停电时仍可启动。事故氯处置画面PVC产品的运用场所PVC是运用最广泛的热塑性树脂，可以制造强度和硬度很大的硬质制
6、品如管材和管件、门窗和包装片材，也可以参与增塑剂制造非常柔软的制品如薄膜、片材、电线电缆、地板、合成革、涂层和其它消费性产品。硬质制品目前占PVC总消费量的6570，今后PVC消费量进一步增长的时机主要是在硬质制品运用领域。目前PVC在建筑领域中的消费量占总消费量的一半以上。PVC消费工艺流程VCM合成乙烯氧化法电石乙炔法乙炔生成盐酸合成VCM精馏悬浮法PVC消费PVC聚合汽提枯燥电石法乙炔工艺乙炔发生电石保送发生器紧缩、储存乙炔清净清净塔中和塔清净液的配置和循环运用乙炔发生操作画面清净操作画面氯化氢合成工艺熄灭炉氯氢配比升负荷先加氢；减负荷先减氯；确保氯气不过量。 VCM合成工艺混合、冷却、
7、脱酸转化器二组由多个转化器并联组成一组净化和紧缩公用工程热水系统冷冻盐水单体生成操作画面一单体生成操作画面二冷却、紧缩操作画面VCM精馏工艺低沸塔除去低废物高沸塔除去高废物气相VCM经冷凝后得到合格的氯乙烯单体。低沸塔控制方案重要控制参数：塔顶T101、压力P101、塔釜液面L101、塔釜温度T102等；再使温度梯度在扰动产生后能迅速回复；P101经过排出量的控制采取单回路控制；其他被控参数与控制变量关系式：T101(s)=G11(s)u3(s)+ G12(s)u1(s)+ G13(s)u4(s)+Gf1(s)F0(s)T101(s)=G11(s)u3(s)+ G12(s)u1(s)+ G13
8、(s)u4(s)+Gf1(s)F0(s)T102(s)=G21(s)u3(s)+ G22(s)u1(s)+ Gf2(s)F0(s)T102(s)=G21(s)u3(s)+ G22(s)u1(s)+ Gf2(s)F0(s)L101(s)=G31(s)u3(s)+ G22(s)u2(s)+ Gf3(s)F0(s)L101(s)=G31(s)u3(s)+ G22(s)u2(s)+ Gf3(s)F0(s)T101(s)=G41(s)u3(s)+ G22(s)u1(s)+ Gf4(s)F0(s)T101(s)=G41(s)u3(s)+ G22(s)u1(s)+ Gf4(s)F0(s)u1:u1:低沸塔再
9、低沸塔再低沸塔再低沸塔再热热器加器加器加器加热热量；量；量；量； u2:u2:低沸向高沸低沸向高沸低沸向高沸低沸向高沸过过料量；料量；料量；料量； u3: u3:低沸塔再低沸塔再低沸塔再低沸塔再热热器加器加器加器加热热量；量；量；量；u4:u4:低沸塔低沸塔低沸塔低沸塔顶顶排出量；排出量；排出量；排出量； F0:F0:低沸塔低沸塔低沸塔低沸塔进进料量；料量；料量；料量； T101:T101:低沸塔低沸塔低沸塔低沸塔顶顶温度；温度；温度；温度；T101(s):T101(s):低塔温差；低塔温差；低塔温差；低塔温差； T102:T102:低塔塔釜温度；低塔塔釜温度；低塔塔釜温度；低塔塔釜温度；L1
10、01:L101:低塔液位；低塔液位；低塔液位；低塔液位； 低沸塔控制方案在稳定操作情况下，T101代表了低沸塔内浓度梯度：稳态时，低沸塔塔底低沸物浓度可忽略不计；在P101稳定情况下，加热量根本不变时，塔釜温度T102完全取决于塔釜组成，因此T102根本恒定；当F0(低塔进料量)、 n0(组分)、 t0(进料)任一变化时，那么T101也变化。灵敏板上温度先变化，而物料从灵敏板到稳定板需一段时间，在此时间间隔内根据T101变化改动u1和u3，使温度梯度迅速恢复正常，那么低沸物能迅速从塔顶排出而防止到塔釜中去；低沸塔控制方案框图一Gc1Gc2Gc3Ku1低沸加低沸加热热H2 +H1+H3T101T
11、101L101RRR低塔塔低塔塔顶顶温度温度低塔温差低塔温差低塔液位低塔液位气开气开低沸塔控制方案框图二Gc7L101R低塔液位低塔液位Ku3过过料料H1 +Gc8P103RKu4尾排尾排H1 -Gc21T401Ku8全凝器温控全凝器温控R气关气关气关气关气关气关低沸塔控制方案框图三Gc4Gc5Gc6Ku2低回流低回流H2 +H1H3T101T101u1RRR低塔塔低塔塔顶顶温度温度低塔温差低塔温差低沸加低沸加热热气关气关高沸塔控制方案为典型的三元精馏塔，塔顶为最终产品，塔底去除高沸物：控制参数：塔顶温度T201、塔顶压力P201、 T201精馏段温差、 T202提馏段温差、L201塔釜液位；
12、T202塔釜温度等。其中T201和P201为主要控制参数；系统主要干扰为低沸塔向高沸塔过料；各控参数间的关系为：L201(s)=G51(s)u6(s)+G52(s)u5(s)+Gf5(s)F1(s)T201(s)=G61(s)u6(s)+G62(s)u5(s)+ G63(s)u7(s) +Gf6(s)F1(s)P201(s)=G71(s)u6(s)+G72(s)u5(s)+G73(s)u7(s)+Gf5(s)F1(s)高沸塔控制方案框图一Gc9Gc10Gc11Ku5高回流高回流H2 -H1 + -H3L201T202u6RRR高塔液位高塔液位高提段温差高提段温差高加高加热阀热阀反响反响Gc12
13、u3低回流塔反响低回流塔反响+H4气开气开U3U3间间接表征接表征T201T201高沸塔控制方案框图二Gc13Gc14Gc15Ku6高回流高回流H2 -H1 - +H3T201T201(u3)L201RRR高塔高塔顶顶温度温度高精段温差高精段温差高塔液位高塔液位Gc16u7冷冷阀阀反响反响+H4气关气关高沸塔控制方案框图三Gc17Gc18Gc19Ku7冷冷阀阀H2 +H1 - -H3P201T201u5RR高塔高塔顶压顶压力力高塔高塔顶顶温度温度高回流高回流阀阀反响反响Gc20u6高加高加热阀热阀反响反响+H4气关气关VCM精馏操作流程图悬浮法本体法乳液法溶液法PVC聚合的四种消费工艺聚合的四
14、种消费工艺四种工艺比较一四种工艺比较一悬浮法聚合消费工艺成熟、操作简单、消费本钱低、产品种类多、运用范围广，不断是消费PVC树脂的主要方法，目前世界上90的PVC树脂(包括均聚物和共聚物)都是出自悬浮法消费安装。乳液聚合与悬浮聚合根本类似，只是要采用更为大量的乳化剂，并且不是溶于水中而是溶于单体中。这种聚合体系可以有效防止聚合物粒子的凝聚，从而得到粒径很小的聚合物树脂，普通乳液法消费的PVC树脂的粒径为0.10.2mm，悬浮法为20200mm。四种工艺比较二四种工艺比较二本体法消费工艺在无水、无分散剂，只参与引发剂的条件下进展聚合，不需求后处置设备，投资小、节能、本钱低。用本体法PVC树脂消费
15、的制品透明度高、电绝缘性好、易加工，用来加工悬浮法树脂的设备均可用于加工本体法树脂。溶液聚合单体溶解在一种有机溶剂如n丁烷或环己烷中引发聚合，随着反响的进展聚合物沉淀下来。溶液聚合反响专门用于消费特种氯乙烯与醋酸乙烯共聚物。溶液聚合反响消费的共聚物纯真、均匀，具有独特的溶解性和成膜性。所需的物料种类较多无离子水脱盐水VCM单体引发剂分散剂调理剂终止剂等等加料的精度要求高仪表精度不低于0.5级；丈量上经常采用双流量计，计量槽流量计，电子称部分物料甚至采用稀释方式来提高加料的精度批量加料种类多，要求高批量加料种类多，要求高一个聚合釜要消费多种型号的产品，过程复杂爆聚转型粘釜粗料釜温釜压控制精度要求
16、高过渡釜温超调不超越0.5；保温阶段釜温偏向0.2。过程复杂、控制精度高过程复杂、控制精度高GOODRICH工艺特点一工艺特点一釜体积70m3传热才干大，消费强度高，内冷挡板；设计压力高设计压力2.1MPa，可消费低聚合度树脂；防粘釜技术特殊的防粘釜液釜壁冲洗和防粘釜液喷涂技术高压水清釜先进的消费工艺有效的防止粘釜热水加料工艺聚合注水工艺GOODRICH工艺特点二工艺特点二消费工艺密闭化前提条件先进的防粘釜技术到达几百釜不开盖清釜。先进的加料工艺一切物料均以液态方式保送，实现了聚合过程的密闭化和自动化操作GOODRICH工艺特点三工艺特点三单体回收技术传统回收方式来说每一个聚合反响周期均有约1
17、0一15的未反响VCM进入精馏系统循环精制,加大了精馏系统消费负荷。既浪费了能源又降低了设备才干。日本信越回收技术回收VCM质量优良,对聚合反响及树脂产质量量无影响、但流程长设备多、本钱及处置费用高。美国古德里奇回收技术工艺合理，设备只需信越的一半不到，并且回收VCM无需前往精馏系统进展循环精制。减轻了精馏系统的消费负荷，有效地提高合成转化的消费才干。GOODRICH工艺特点四工艺特点四转化率计算粗料预估加料完反响过程中动力学模型主要控制过程主要控制过程无离子水、VCM、分散剂、各种助剂加料；等温入料入料完釜温异常调整引发剂恒温聚合注水反响终了、参与终止剂等浆料保送聚合釜出料汽提离心枯燥公用工
18、程等温入料控制战略等温入料控制战略控制要求：单体、去离子水等同时参与聚合釜，加料终了釜温大约比反响温度高2左右；控制方法利用热平衡方程式，以设定釜温为目的，经过各种物料的进料温度、流量动态调整控制加料；引发剂参与前温度超差控制等温入料控制流程图等温入料控制流程图反响温度控制反响温度控制硬件设备夹套设备：釜体采用半圆管夹套，防止了普通夹套的缺陷，添加了导热才干。内冷挡板：内冷管间采用独特的设计构造，更有利于传热。并且内冷管兼具挡板作用可以添加釜内流体湍流，添加传热。合理温控方案的运用根据釜温、夹套温度采用串级温度控制方案，控制冷却水根据釜温直接控制内冷挡板冷却水聚合模拟控制聚合模拟控制注水控制注
19、水控制主要方法聚合开场后定期注入补充水直到预定的水比锦西化工研讨院经过大量实验得到如下结论：在聚合前采用低水比(1.21.4)当聚合反响开场后1小时左右，在易发生暴聚的转化率10到达之前开场注入水。以后每15分钟参与一次使最终水比达2:1。缺陷：该法使物料体积在一定范围内动摇，忽高忽低，在气液界面仍有少量粘结物生成。注水控制注水控制根据反响速率注水 根据式1的注水速率可以坚持反响釜的液位恒定在初始液位。而上式的注水速率只取决于反响速率。反响速率可以经过聚合热的计算得到，聚合热表达如下：该法严密跟踪转化速率。可及时、准确地注入补充水。因此可很好地维持反响物料体积和控制粘度。但它需求同时监测多个过
20、程变量，并经过复杂计算，对我国目前大部分PVC消费厂来说，还有一定的因难。注水控制注水控制聚合开场后恒速注入补充水直到反响终了根据VCM聚合在相当长一段时间内根本维持不变，而初始反响速率较低部分大致为聚合后期高反响速率部分所补充。详细方法首先要计算出总体积收缩量，根据聚合时间就得到注入水的流量。但实践上平均聚合速率都取小一些，防止因偶尔要素呵斥满釜。该法根本使注入水的速率与体积收缩维持平衡。液位比反响开场时略高，到反响终了时恢复到初始位置。恒流注水缺陷及其处理方法恒流注水缺陷及其处理方法反响速率过快假设在反响开场后的各不同时辰放热量远远高于正常值时，阐明反响速度过快，到达一样转化率的时间就要缩
21、短，注入水的速率相应调高一些。 反响速率过慢在反响开场后的各不同时辰，放出的热量小于正常反响的放热量。这时注入水量假设坚持原值就相对过高，注满全釜。因此要在整个注水过程亲密监视釜内压力，发现釜内温度处于正常而压力升高，且长时期维持不降的情况下，就要立刻停顿注入补充水，直到釜内压力降到该反响温度下所对应的正常压力后一段时间(约0.5小时)，继续通入注入水。注水控制流程图注水控制流程图WebField的的BATCH战略战略ProcessUnitPhaseRecipe配方系统配方系统配方生成根本操作修正查看下载上传删除批量管理批量管理批次的建立一个完好的PVC批次是在操作员启动批量程序时产生。根本条
22、件前一次的批量必需曾经完成。选择配方批号确认必需将顺控程序切换到自动并选择启动批次修正批号可修正配方名一旦确认就不能修正配方参数 批次的取消批量刚启动确认后可直接取消批量运转过程中必需运用强迫(forcing)方式取消批次终了批量的终了将激活批量报表的打印输出报表报表批量控制程序在自动方式终了时将启动报表输出。一个完好的PVC报表包含：批量的报警记录初始和最终的配方参数运用过的配方参数批量信息批量的启动和终了时间参与物料的分量和时间釜温、釜压、搅拌速度开场升温时间、升温继续时间开场聚合时间、聚合终了时间、聚合继续时间人工分析值程序控制方式程序控制方式自动程序自动执行，或者等待操作选择和确认半自
23、动程序由操作员控制单步执行，每执行一步都必需确认 手动程序停顿在当前步操作员可手动操作这些设备。强迫从起始步开场虚拟执行程序到强迫目的步终了，整个过程不产生信号输出，但保管一切设备在强迫终了时的形状，同时和目前设备的形状比较，有差别时产生不一致报警。设备不一致缺点产生将不允许程序的自动运转，不一致缺点需操作员在手动方式下消除。强迫操作图强迫操作图顺控在自动方式顺控在手动方式顺控在forcing方式forcing标志1保管当前步目的步输入对话框操作员确认执行forcing操作选择Forcing没有到达目的步提示操作员执行forcing想要执行forcing任何地方到达目的步等待选择自动方式选择自
24、动选择自动形状不一致检查选择手动无 形 状不一致forcing标志0形状不一致报警提示：设备不一致缺点公用系统控制方式公用系统控制方式全自动由主顺控的恳求而启动，恳求终了而停顿。自动由操作员启动和停顿。手动公用系统的每个设备阀、泵可由操作员单独启停。公用系统恳求管理公用系统恳求管理恳求表恳求浙编号恳求形状恳求者操作形状确认形状无恳求不可用等待运转可用恳求栈(0)(1)(2)(n)Ifnorequest：Else调用者编号根本控制模块操作方式根本控制模块操作方式遥控手动自动强迫就地 无离子水、分散剂加料画面无离子水、分散剂加料画面操作面板操作面板聚合控制流程图聚合控制流程图终止剂加料操作画面终止剂加料操作画面出料操作流程图出料操作流程图回收紧缩系统操作画面回收紧缩系统操作画面汽提操作画面汽提操作画面枯燥操作画面枯燥操作画面
