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反應釜配料定量計量控制系統

  反應釜配料定量計量控制系統

化工生産在我國國民經濟建設中占有很重要的地位,而反應釜是化工生産中實現化學反應的主要設備之一。但對釜內混合物的溫度、壓力的控制,還完全局限于依賴人工控制。當前人工控制方式的不穩定性,已經成爲生産中的一個薄弱環節。因此反應釜控制采用自動化控制是未來趨勢。

一、反應釜工藝

反應釜的基本結構如下圖所示。反應釜由攪拌容器和攪拌機兩人部分組成。攪拌容器包括簡體、換熱元件及內構件。攪拌器、攪拌軸及其密封裝置、傳動裝置等統稱爲攪拌機。

在進行化學反應之前,先將反應物按照一定的比例進行混合,然後與催化劑一同投入反應釜內,在反應釜的夾套中通以一定的高壓蒸汽,高壓蒸汽通過反應釜的夾套提高釜內物料的溫度,通過攪拌器的攪拌使物料均勻並提高導熱速度,使其溫度均勻。當釜內溫度達到預定的溫度時,保持一定時間的恒溫以使化學反應正常進行,反應結束後進行冷卻。有時在恒溫後還要進行二次升溫和恒溫。恒溫段是整個工藝的關鍵,如果溫度偏高或偏低,會影響反應進行的深度和反應的轉化率,從而影響了産品的質量。化學反應過程中一般伴有強烈的放熱效應,並且反應的放熱速率與反應溫度之間是一種正反饋自激的關系。也就是說,若某種擾動使反應溫度有所增加,反應的速率就會增加,放熱速率也會增加,會使反應溫度進一步上升,甚至會引起“聚爆”現象使釜內的産品變成廢品,並且會影響安全生産。爲了使釜溫穩定,在夾套中通以一定的冷卻介質,來移走反應放出的多余熱量。通過調節流入反應釜夾套中冷卻介質的流量,來控制反應釜內物料的溫度使之符合工藝要求。

二、反應釜控制系統

根據反應釜工藝要求,本系統由西門子PLC、上位機監控系統及現場儀表組成,其配置如下:

PLC控制系統:西門子300PLCPID控制程序

上位機監控系統:工控計算機、WINCC上位機軟件

現場儀表:PH儀表(可選)、PT100熱電阻、流量計等

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本系統對反應釜生産過程的主要控制步驟如下:

1、完成接收電子秤的秤重信號,計算出化學原料單體、氧化劑和還原劑的瞬時流量、平均給料流量等參數,反應釜及出口溫度的實時顯示。

2、根據給料流量,結合反應釜及出口溫度以及各種工藝條件,自動調節反應釜溫度,並優化主要工藝參數的越界報警和處理功能。

3、根據工藝模板所要求的總加料量、配方和加料時序;反應釜升溫曲線等不同的控制特性,通過PLCPID自適應控制反應釜冷卻水回水電動調節閥,原料罐、氧化劑和還原劑的電動調節閥,實現反應釜全過程化學反應的智能化自動控制。

三、系統主要功能:

1)實時數據監測:在監控畫面上顯示實驗的工藝流程圖,實時顯示進出料泵、攪拌器、加熱器的運行狀態,顯示PH值、反應溫度、攪拌速度等實時數據並自動記錄。

2)自動控制:根據工藝要求進行參數設置,通過畫面按鈕手動、自動控制實驗設備,包括攪拌器的恒速控制、加熱器的恒溫控制、恒PH控制、設備的手動控制、整個反應過程的自動控制。

3)曆史數據查詢:通過數據及趨勢曲線觀察反應過程,用戶可在選擇需要查看的曲線的內容,選擇需要查看的時間段,動態選擇需要查看的數據。

4)異常記錄保存:動態顯示實驗的所有報警情況,包括報警的時間,報警確認的時間,報警消失的時間,報警的優先級別等。

5) 配方管理:配方管理主要是對保存在操作員站數據庫中的操作配方及反應結果的創建、管理維護及查詢。主要實現的功能:實驗結果的錄入、數據的保存、修改、查詢、刪除、導入、導出到Excel等。

6)系統密碼保護:實行系統的多級密碼保護,確保系統和數據的安全。對監控系統操作員權限進行管理設置,根據不同的權限賦予不同的監控功能。

7)自適應補償技術:采用自適應補償計術,使電子秤的秤量誤差可得到最有效的補償。

8)智能化控制技術:通過對反應釜夾套冷卻水回水和物料加入速度的多參數自動優化調節、對反應釜溫度的動態自適應PID調節,反應釜中整個化學反應過程可得到更穩定有效的控制。

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