1、離子膜、離子膜、PVCPVC生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程與與DCSDCS控制策略控制策略2021.11離子膜工藝概述 離子膜由一次鹽水、二次鹽水、電解及氯氫處理等部分組成。離子膜由一次鹽水、二次鹽水、電解及氯氫處理等部分組成。 1、 一次鹽水一次鹽水 一次鹽水主要處理的是粒鹽在化鹽池溶化后，經(jīng)加入NaOH、Na2CO3及絮凝劑FaCL3，經(jīng)沉淀、溢流、戈爾過濾以除去鈣鎂離子，產(chǎn)生粗精制鹽水。 2、二次鹽水、二次鹽水 二次鹽水主要處理的是從一次鹽水工段來的粗精制鹽水經(jīng)螯合樹脂塔處理后，吸附一次鹽水中的鈣鎂離子，以產(chǎn)生出電解能夠使用的精制鹽水。 3、 電解部分電解部分 二次鹽水來的精制鹽水在電解槽經(jīng)電解后產(chǎn)生

2、氯氣、氫氣、氫氧化鈉及廢鹽水，廢鹽水經(jīng)脫氯處理后回一次鹽水化鹽池或部分循環(huán)回電解槽。氯氣送到氯氣處理工段，氫氧化鈉到氫氧化鈉儲罐，氫氣到氯氫處理工段經(jīng)處理送到PVC項目的氯化氫工段。 4、 氯氫處理氯氫處理氯氣處理包括氯氣液化及事故處理。氯氣液化是氯氣經(jīng)水洗、干燥、冷卻、壓縮、液化生產(chǎn)液氯，部分送到HCL工段。事故處理是電解槽事故停車，壓縮機故障、全廠電源故障等情況下啟動氯氣吸收塔。氫氣處理是氫氣經(jīng)水洗、干燥、壓縮生產(chǎn)純凈的氫氣，送到HCL工段。 一次鹽水控制其主要過程為從脫氯工序及其他工序回流的淡鹽水、從生水總管來的生水在中間儲罐中混合后經(jīng)輸送泵，加熱后送到化鹽池中，由化鹽池溢流到儲罐V40

3、3,之前加入淡堿及絮凝劑FeCL3,再由儲罐V403溢流到V404,處理后經(jīng)加氣融氣罐進入預處理器中，加入Na2CO3進后反應槽，充分反應后溢流中間槽V407。再進過濾器進液泵送至戈爾膜過濾器，經(jīng)過濾進折流槽，加入 Na2SO3后送至一次鹽水儲罐。一次鹽水操作畫面一一次鹽水操作畫面二二次鹽水控制二次鹽水主要處理的是從一次鹽水工段二次鹽水主要處理的是從一次鹽水工段來的粗精制鹽水經(jīng)螯合樹脂塔處理后，來的粗精制鹽水經(jīng)螯合樹脂塔處理后，產(chǎn)生出電解能夠使用的精制鹽水。螯合產(chǎn)生出電解能夠使用的精制鹽水。螯合樹脂塔樹脂塔有：有：A.A.三塔聯(lián)接排序三塔聯(lián)接排序;B.;B.二塔排二塔排序一塔再生等方式。序一塔

4、再生等方式。A A、B B方式都在工程方式都在工程項目中使用過，有與項目中使用過，有與PLCPLC連接，也有在連接，也有在DCSDCS實現(xiàn)實現(xiàn)螯合樹脂塔螯合樹脂塔的順序控制。的順序控制。二次鹽水操作畫面一二次鹽水操作畫面二螯合樹脂順控圖離子膜電解控制二次鹽水來的精制鹽水在電解槽經(jīng)電解后產(chǎn)生氯氣、氫氣、氫氧化鈉及廢鹽水，廢鹽水經(jīng)脫氯處理后回一次鹽水化鹽池或部分循環(huán)回電解槽。氯氣送到氯氣處理工段，氫氧化鈉到氫氧化鈉儲罐，氫氣到氯氫處理工段經(jīng)處理送到PVC項目的氯化氫工段。 離子膜電解主要有： 1、控制，包括各個電解槽的精制鹽水流量、陰陽極罐液位、陰陽極液的回流控制、回流燒堿的溫度及根據(jù)電流調(diào)節(jié)加純

5、水流量等。其中比較關鍵的是氯氫差壓的控制。 2、聯(lián)鎖：電解槽的聯(lián)鎖包括公用聯(lián)鎖及單槽聯(lián)鎖兩部分，公用聯(lián)鎖有全廠電源故障、氯壓機全停、氯氫差壓超高或超低及儀表風故障，這部分聯(lián)鎖發(fā)生，則所有的電解槽聯(lián)鎖停機；單機聯(lián)鎖條件是電解槽的電壓有超高、進槽精制鹽水流量低或燒堿回流流量低超過一定時間，單機聯(lián)鎖條件成立只影響本槽。離子膜電解槽總貌離子膜電解聯(lián)鎖畫面脫氯、氯氫處理脫氯工序的目的是利用加熱、真空法將從電解槽來的淡鹽水及從氯氣洗滌塔來的鹽水中的游離氯提出來，最后剩余的少量游離氯則采用加入Na2SO3除去 氯氣處理包括氯氣液化及事故處理。氯氣液化是氯氣經(jīng)水洗、干燥、冷卻、壓縮、液化生產(chǎn)液氯，部分送到HC

6、L工段。 氫氣處理是氫氣經(jīng)水洗、干燥、壓縮生產(chǎn)純凈的氫氣，送到HCL工段。 脫氯畫面氯氣處理畫面氯氣壓縮畫面氫氣壓縮畫面事故氯處理事故處理是電解槽全部事故停車，壓縮機故障停車、全廠電源故障等情況下啟動氯氣吸收塔。其事故堿循環(huán)泵電源要求雙路供電，以確保全廠停電時仍可啟動。事故氯處理畫面PVC產(chǎn)品的應用場合PVC 是應用最廣泛的熱塑性樹脂，可以制造強度和硬度很大的硬質(zhì)制品如管材和管件、門窗和包裝片材，也可以加入增塑劑制造非常柔軟的制品如薄膜、片材、電線電纜、地板、合成革、涂層和其它消費性產(chǎn)品。硬質(zhì)制品目前占PVC總消費量的6570，今后PVC消費量進一步增長的機會主要是在硬質(zhì)制品應用領域。目前PV

7、C在建筑領域中的消費量占總消費量的一半以上。PVC生產(chǎn)工藝流程VCM合成乙烯氧化法電石乙炔法乙炔生成鹽酸合成VCM精餾懸浮法PVC生產(chǎn)PVC聚合汽提干燥電石法乙炔工藝乙炔發(fā)生電石輸送發(fā)生器壓縮、貯存乙炔清凈清凈塔 中和塔清凈液的配置和循環(huán)使用乙炔發(fā)生操作畫面清凈操作畫面氯化氫合成工藝焚燒爐氯氫配比升負荷先加氫；減負荷先減氯；確保氯氣不過量。 VCM合成工藝混合、冷卻、脫酸轉(zhuǎn)化器 二組 由多個轉(zhuǎn)化器并聯(lián)組成一組凈化和壓縮公用工程 熱水系統(tǒng)冷凍鹽水單體生成操作畫面一單體生成操作畫面二冷卻、壓縮操作畫面VCM精餾工藝低沸塔除去低廢物高沸塔除去高廢物氣相VCM經(jīng)冷凝后得到合格的氯乙烯單體。低沸塔控制方

8、案重要控制參數(shù)：塔頂T101、壓力P101、塔釜液面L101、塔釜溫度T102等；再使溫度梯度在擾動產(chǎn)生后能迅速回復；P101通過排出量的控制采取單回路控制；其他被控參數(shù)與控制變量關系式：低沸塔控制方案在穩(wěn)定操作情況下，T101代表了低沸塔內(nèi)濃度梯度：穩(wěn)態(tài)時，低沸塔塔底低沸物濃度可忽略不計；在P101穩(wěn)定情況下，加熱量基本不變時，塔釜溫度T102完全取決于塔釜組成，因此T102基本恒定；當F0(低塔進料量)、 n0(組分)、 t0(進料)任一變化時，則T101也變化。靈敏板上溫度先變化，而物料從靈敏板到穩(wěn)定板需一段時間，在此時間間隔內(nèi)根據(jù)T101變化改變u1和u3，使溫度梯度迅速恢復正常，則低

9、沸物能迅速從塔頂排出而避免到塔釜中去；低沸塔控制方案框圖一Gc1Gc2Gc3Ku1H2 +H1+H3T101T101L101RRR低沸塔控制方案框圖二Gc7L101RKu3H1 +Gc8P103RKu4H1 -Gc21T401Ku8R低沸塔控制方案框圖三Gc4Gc5Gc6Ku2H2 +H1H3T101T101u1RRR高沸塔控制方案為典型的三元精餾塔，塔頂為最終產(chǎn)品，塔底去除高沸物：控制參數(shù)：塔頂溫度T201、塔頂壓力P201、 T201精餾段溫差、 T202提餾段溫差、L201塔釜液位；T202塔釜溫度等。其中T201和P201為主要控制參數(shù)；系統(tǒng)主要干擾為低沸塔向高沸塔過料； 各控參數(shù)間的

10、關系為：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)高沸塔控制方案框圖一Gc9Gc10Gc11Ku5H2 -H1 + -H3L201T202u6RRRGc12u3+H4T201高沸塔控制方案框圖二Gc13Gc14Gc15Ku6H2 -H1 - +H3T201T201(u3)L201RRRGc16u7+H4高沸塔控制方案框圖三Gc17

11、Gc18Gc19Ku7H2 +H1 - -H3P201T201u5RRGc20u6+H4VCM精餾操作流程圖懸浮法本體法乳液法溶液法PVC聚合的四種生產(chǎn)工藝聚合的四種生產(chǎn)工藝四種工藝比較一四種工藝比較一懸浮法聚合生產(chǎn)工藝成熟、操作簡單、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品品種多、應用范圍廣，一直是生產(chǎn)PVC樹脂的主要方法，目前世界上90的PVC樹脂 (包括均聚物和共聚物) 都是出自懸浮法生產(chǎn)裝置。乳液聚合與懸浮聚合基本類似，只是要采用更為大量的乳化劑，并且不是溶于水中而是溶于單體中。這種聚合體系可以有效防止聚合物粒子的凝聚，從而得到粒徑很小的聚合物樹脂，一般乳液法生產(chǎn)的PVC樹脂的粒徑為0.10.2mm，懸浮法為

12、20200mm。四種工藝比較二四種工藝比較二本體法生產(chǎn)工藝在無水、無分散劑，只加入引發(fā)劑的條件下進行聚合，不需要后處理設備，投資小、節(jié)能、成本低。用本體法PVC樹脂生產(chǎn)的制品透明度高、電絕緣性好、易加工，用來加工懸浮法樹脂的設備均可用于加工本體法樹脂。 溶液聚合單體溶解在一種有機溶劑（如n丁烷或環(huán)己烷）中引發(fā)聚合，隨著反應的進行聚合物沉淀下來。溶液聚合反應專門用于生產(chǎn)特種氯乙烯與醋酸乙烯共聚物。溶液聚合反應生產(chǎn)的共聚物純凈、均勻，具有獨特的溶解性和成膜性。 所需的物料品種較多無離子水（脫鹽水）VCM單體引發(fā)劑分散劑調(diào)節(jié)劑終止劑等等加料的精度要求高儀表精度不低于0.5級；測量上經(jīng)常采用雙流量計，

13、計量槽流量計，電子稱部分物料甚至采用稀釋方式來提高加料的精度批量加料品種多，要求高批量加料品種多，要求高 一個聚合釜要生產(chǎn)多種型號的產(chǎn)品，過程復雜爆聚轉(zhuǎn)型粘釜粗料 釜溫釜壓控制精度要求高過渡釜溫超調(diào)不超過0.5；保溫階段釜溫偏差0.2。過程復雜、控制精度高過程復雜、控制精度高GOODRICH工藝特點一工藝特點一釜體積70m3傳熱能力大，生產(chǎn)強度高，內(nèi)冷擋板；設計壓力高 設計壓力2.1MPa，可生產(chǎn)低聚合度樹脂；防粘釜技術特殊的防粘釜液釜壁沖洗和防粘釜液噴涂技術高壓水清釜先進的生產(chǎn)工藝有效的防止粘釜熱水加料工藝聚合注水工藝GOODRICH工藝特點二工藝特點二生產(chǎn)工藝密閉化前提條件先進的防粘釜技術

14、達到幾百釜不開蓋清釜。先進的加料工藝所有物料均以液態(tài)形式輸送，實現(xiàn)了聚合過程的密閉化和自動化操作GOODRICH工藝特點三工藝特點三單體回收技術傳統(tǒng)回收方式來說每一個聚合反應周期均有約10一15的未反應VCM進入精餾系統(tǒng)循環(huán)精制,加大了精餾系統(tǒng)生產(chǎn)負荷。既浪費了能源又降低了設備能力。日本信越回收技術回收VCM質(zhì)量優(yōu)良,對聚合反應及樹脂產(chǎn)品質(zhì)量無影響、但流程長設備多、成本及處理費用高。美國古德里奇回收技術工藝合理，設備只有信越的一半不到，并且回收VCM無需返回精餾系統(tǒng)進行循環(huán)精制。減輕了精餾系統(tǒng)的生產(chǎn)負荷，有效地提高合成轉(zhuǎn)化的生產(chǎn)能力。GOODRICH工藝特點四工藝特點四轉(zhuǎn)化率計算粗料預估加料完

15、反應過程中動力學模型主要控制過程主要控制過程無離子水、 VCM、分散劑、各種助劑加料；等溫入料入料完釜溫異常調(diào)整引發(fā)劑恒溫聚合注水反應結(jié)束、加入終止劑等漿料輸送（聚合釜出料）汽提離心干燥公用工程等溫入料控制策略等溫入料控制策略控制要求：單體、去離子水等同時加入聚合釜，加料完畢釜溫大約比反應溫度高2左右；控制方法利用熱平衡方程式，以設定釜溫為目標，通過各種物料的進料溫度、流量動態(tài)調(diào)整控制加料；引發(fā)劑加入前溫度超差控制等溫入料控制流程圖等溫入料控制流程圖反應溫度控制反應溫度控制硬件設備夾套設備：釜體采用半圓管夾套，避免了普通夾套的缺點，增加了導熱能力。內(nèi)冷擋板：內(nèi)冷管間采用獨特的設計結(jié)構(gòu)，更有利于

16、傳熱。并且內(nèi)冷管兼具擋板作用可以增加釜內(nèi)流體湍流，增加傳熱。合理溫控方案的應用根據(jù)釜溫、夾套溫度采用串級溫度控制方案，控制冷卻水根據(jù)釜溫直接控制內(nèi)冷擋板冷卻水聚合模擬控制聚合模擬控制注水控制注水控制主要方法聚合開始后定期注入補充水直到預定的水比錦西化工研究院經(jīng)過大量試驗得到如下結(jié)論：在聚合前采用低水比(1.21.4)當聚合反應開始后1小時左右，在易發(fā)生暴聚的轉(zhuǎn)化率10到達之前開始注入水。此后每15分鐘加入一次使最終水比達2:1。缺點：該法使物料體積在一定范圍內(nèi)波動，忽高忽低，在氣液界面仍有少量粘結(jié)物生成。 注水控制注水控制 根據(jù)反應速率注水根據(jù)式（1）的注水速率可以保持反應釜的液位恒定在初始液

17、位。而上式的注水速率只取決于反應速率。反應速率可以通過聚合熱的計算得到，聚合熱表達如下：該法緊密跟蹤轉(zhuǎn)化速率?？杉皶r、準確地注入補充水。因此可很好地維持反應物料體積和控制粘度。但它需要同時監(jiān)測多個過程變量，并經(jīng)過復雜計算，對我國目前大部分PVC生產(chǎn)廠來說，還有一定的因難。) 1.(.)(21210dtdCWdtdVmjmjjjnioutinpiTKFTTCWQ1)(注水控制注水控制聚合開始后恒速注入補充水直到反應結(jié)束依據(jù)VCM聚合在相當長一段時間內(nèi)基本維持不變，而初始反應速率較低部分大致為聚合后期高反應速率部分所補充。具體方法首先要計算出總體積收縮量，根據(jù)聚合時間就得到注入水的流量。但實際上平

18、均聚合速率都取小一些，防止因偶然因素造成滿釜。該法基本使注入水的速率與體積收縮維持平衡。液位比反應開始時略高，到反應結(jié)束時恢復到初始位置。恒流注水缺陷及其解決辦法恒流注水缺陷及其解決辦法 反應速率過快如果在反應開始后的各不同時刻放熱量遠遠高于正常值時，說明反應速度過快，達到相同轉(zhuǎn)化率的時間就要縮短，注入水的速率相應調(diào)高一些。 反應速率過慢在反應開始后的各不同時刻，放出的熱量小于正常反應的放熱量。這時注入水量若保持原值就相對過高，注滿全釜。因此要在整個注水過程密切監(jiān)視釜內(nèi)壓力，發(fā)現(xiàn)釜內(nèi)溫度處于正常而壓力升高，且長時期維持不降的情況下，就要立即停止注入補充水，直到釜內(nèi)壓力降到該反應溫度下所對應的正

19、常壓力后一段時間(約0.5小時)，繼續(xù)通入注入水。注水控制流程圖注水控制流程圖WebField的的BATCH策略策略ProcessUnitPhaseRecipe配方系統(tǒng)配方系統(tǒng)配 方生 成基本操作修改查看下載上傳刪除批量管理批量管理 批次的建立一個完整的PVC批次是在操作員啟動批量程序時產(chǎn)生。 基本條件 前一次的批量必須已經(jīng)完成。 選擇配方 批號 確認必須將順控程序切換到自動并選擇啟動 批次修改 批號可修改 配方名一旦確認就不能修改 配方參數(shù) 批次的取消 批量剛啟動確認后可直接取消 批量運行過程中必須使用強制(forcing)模式取消 批次結(jié)束 批量的結(jié)束將激活批量報表的打印輸出報表報表批量控

20、制程序在自動模式結(jié)束時將啟動報表輸出。一個完整的PVC報表包含： 批量的報警記錄 初始和最終的配方參數(shù) 使用過的配方參數(shù) 批量信息批量的啟動和結(jié)束時間加入物料的重量和時間釜溫、釜壓、攪拌速度開始升溫時間、升溫持續(xù)時間開始聚合時間、聚合結(jié)束時間、聚合持續(xù)時間 人工分析值程序控制模式程序控制模式自動程序自動執(zhí)行，或者等待操作選擇和確認程序自動執(zhí)行，或者等待操作選擇和確認半自動程序由操作員控制單步執(zhí)行，每執(zhí)行一步都必須確認程序由操作員控制單步執(zhí)行，每執(zhí)行一步都必須確認 手動程序停止在當前步操作員可手動操作這些設備。程序停止在當前步操作員可手動操作這些設備。強制從起始步開始虛擬執(zhí)行程序到強制目標步結(jié)束，整個過程從起始步開始虛擬執(zhí)行程序到強制目標步結(jié)束，整個過程不產(chǎn)生信號輸出，但保存所有設備在強制結(jié)束時的狀態(tài)，同不產(chǎn)生信號輸出，但保存所有設備在強制結(jié)束時的狀態(tài)，同時和目前設備的狀態(tài)比較，有差異時產(chǎn)生不一致報警。時和目前設備的狀態(tài)比較，有差異時產(chǎn)生不一致報警。設