聚丙烯過程控制方案

2.2 連續(xù)法本體聚丙烯生產過程控制策略

連續(xù)法本體聚合工藝按采用的聚合反應器的不同，分為釜式聚合工藝和管式聚合工藝。這種工藝的特點是結構簡單，具有單位體積傳熱面積、總傳熱系數(shù)高、單程轉化率高、產品牌號切換時間短的特點。在全世界以及在國內生產聚丙烯的裝置中，采用環(huán)管法工藝是最多。整個工藝生產過程對測量及控制系統(tǒng)要求較高的是反應系統(tǒng)及相關流程。它包括預接觸罐、預聚合反應器及環(huán)管反應器3個部分。整個反應過程對于溫度、壓力、丙烯進料、氫加入量、環(huán)管反應器的緩沖罐液位、聚合物含量的檢測控制要求較嚴格，各參數(shù)的控制相互關聯(lián)。

1. 催化劑和助劑配置單元

特色控制策略：

◆ 采用了與丙烯進料量進行比值調節(jié)的方法，自動調節(jié)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制；

◆ 在構建的數(shù)學模型的基礎上，主催化劑分散罐的溫度控制可完全滿足工藝的設計要求。

2. 液相聚合單元

特色控制策略：

◆ 丙烯流量控制采用與反應器內漿料密度串級的辦法，漿料密度作為串級回路的主環(huán)，丙烯流量做作為串級回路的副環(huán)。如此實現(xiàn)了環(huán)管反應器內的進料調節(jié)，控制了反應器內的漿料密度，使生產處于平穩(wěn)運行的狀態(tài)。

◆ 環(huán)管反應器內的壓力由進入丙烯蒸發(fā)器的液態(tài)丙烯流量來控制，同時又壓力超高報警和聯(lián)鎖保護。

◆ 采用了以環(huán)管反應器內漿料溫度為主環(huán)，夾套水上水溫度為副環(huán)的串級控制方式。

◆ 為保證環(huán)管反應器中的漿液密度相對穩(wěn)定，環(huán)管反應器的排料是采用控制反應器緩沖罐的液位進行連續(xù)排料控制的，為保證排料的連續(xù)性，同時設定了一個排料手操控制器。

◆ 氫氣的流量控制采用由氣相色譜測定的丙烯氣流中的氫氣濃度為主環(huán)，流量調節(jié)為副環(huán)的串級回路進行控制。

◆ 聯(lián)鎖控制分為三種情況：

1） 系統(tǒng)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(huán)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(lián)鎖打開反應器上部的安全閥。

2.3 氣相法聚丙烯裝置控制策略

氣相法技術是建立在不脫灰、不脫無規(guī)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(yōu)勢。

1. 進料系統(tǒng)控制

特色控制策略

◆ 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。

◆ 采用以控制主催化劑的加入量來控制反應器的負荷。以反應器的負荷控制作為主環(huán)，主催化劑的流量控制作為副環(huán)進行串級調節(jié)。

◆ 助催化劑和改性劑的流量采用與主催化進行比值調節(jié)。

2. 反應系統(tǒng)控制

特色控制策略：

◆ 在反應器內四個區(qū)，每個區(qū)分別有三個測溫點，通過三個急冷液流量調節(jié)閥來控制反應器內的溫度。

◆ 控制反應器內氣/液比控制，主要是為了控制循環(huán)氣量，采用與進反應器的急冷液總流量進行比值控制。

◆ 反應器內料位控制方式有兩種：射線方式或電機功率方式。液位通過反應器出口閥門的打開時間和打開間隔時間來控制。閥門的循環(huán)打開時間和間隔時間由控制邏輯給定。

◆ 氫氣/丙烯比率控制是通過和氫氣流量進行串級控制的。氫氣的流量控制采用分成調節(jié)：當流量偏差大的時候采用大的流量調節(jié)閥進行調節(jié)，當流量偏差小的時候采用小的流量調節(jié)閥進行調節(jié)，從而使氫氣流量保持平穩(wěn)的狀態(tài)。

◆ 乙烯/丙烯比值的控制，也是采用串級控制。以乙烯流量控制為內環(huán)，乙烯/丙烯的比值為外環(huán)。

◆ 頂部分離器液位和新鮮丙烯加料流量采用串級控制。