乳化剂生产过程控制系统.docx

乳化剂生产过程控制系统郭冰若章士逊张秀亭宋元达( 北京矿冶研究总院 ,北京 ,100044)摘要 阐述了一种出口到国际市场的高性能乳化剂的生产过程 ,介绍了该生产过程的控制系统的构成 ,讨论了乳化剂的主要生产过程自动控制系统的细节 ,并提供了实际生产数据 。关键词 : 乳化炸药 乳化剂 生产过程 工控机 调节器随着国民经济的发展和 科 学 技 术 的 提高 ,经济建设对炸药的需求质量和数量也在 不断地发生 变 化 。传 统 的 炸 药 由 于 安 全 性 能 、环保性能和爆破性能等因素 ,已逐渐不再 满足各种新的特殊的需求 。因此各种品种的 炸药产生了 ,乳化炸药就是其中一种 。乳化 炸药是由疏松油类物质均匀包裹悬浮的氧化剂水溶液的微细液滴的胶状炸药 。乳化剂是 乳化炸药的重要组成部分 ,它是使无机氧化 剂盐水溶液与炭质燃料乳化产生油包水形乳 胶体的关键组分 。1 乳化剂的生产过程及其现状我们设计的高性能乳化剂是一种以失水 山梨醇单油酸脂为主 ,辅以少量的短链表面 活性剂和抗氧剂构成的一种化合物质 。生产 过程中 ,先将山梨醇脱水 ,变为失水山梨醇 。 加少量碱调整酸碱度后 ,再加入油酸进行脂 化反应 ,形成失水山梨醇单油酸脂 。经过一 定的时间反应完成后即为高 性 能 乳 化 剂 成 品 。影响乳化剂性能的几个因素 :(1) 投料配比 。乳化剂的 hlb 性能直接 受山梨醇和油酸的配比影响 ,山梨醇和油酸 配比不合适时 ,生产的乳化剂不但质量差 ,乳 化剂的产率也低 。(2) 山梨醇的脱水温度 、时间和真空度 。 山梨醇在某个脱水阶段时 ,在一定的温度和 真空条件下 , 脱 水 比 较 容 易 , 脱 水 也 比 较 充分 。脱水过程需要控制在一个比较适宜的温度 、真空范围内 ,在一定的时间内完成 。脱水 温度过低时 ,山梨醇不能完全转化为失水山 梨醇 ,脱水温度过高时 ,山梨醇容易焦化 ,形 成的乳化剂乳化能力也降低 。(3) 酯化反应的酸碱度 。失水山梨醇与 油酸的脂化反应在一定的酸碱度下 ,反应最 充分 。(4) 酯化反应温度 、时间和真空度 。失水 山梨醇与油酸的脂化反应对反应的温度和反应时间有很严格的要求 。反应温度太低时 ,反应不充分 ,乳化能力低 。反应温度太高时 ,反应产生积碳收率低 。反应时间过短 ,反应 不充分 。反应时间过长时 ,形成的乳化剂收率降低 。2 乳化剂生产的自动控制系统乳化剂的生产工艺较为复杂 ,生产条件 要求较高 ,为了提高乳化剂的产量 、提高和稳定乳化剂质量 ,保证国际客户的高品位的要 求 ,也为了使我院的乳化剂生产技术同乳化炸药生产技术一起走向国际 ,急需一种较为 完善的控制系统对生产过程 进 行 控 制 和 管 理 。从而改变目前采用的手工操作和控制的落后状态 。为此我们对高性能乳化剂生产过程进行了自动控制的研究 。乳化剂的生产过 程大致可分为抽真空过程 、上料过程 、脂化收稿日期 1997 - 11 - 15 。12 化 工 自 动化 及 仪 表第 25 卷反应过程和出料过程 (见图 1) 。中主要是控制反应罐的温度 、反应的时间和真空度 。(4) 脂化反应结束后 ,通过负压将成品山 梨醇单油酸脂吸入储罐 ,最后计量包装 ,形成 高性能乳化剂成品 。高性能乳化剂生产过程自动控制系统的 中心控制器采用 386 工业控制微型计算机 , 外围配置模拟量输入模板 、数字量输入模板 、 数字量输出模板 、过程调节器 ,以及温度检测 仪表 、流量检测仪表和真空度检测控制仪表 。主机通过模拟量输入模板 pcl2813 和 数字量输入模板 pcl2731 实现了 对 生 产 过 程的温度 、流量 、真空度及各种开关信号的检 测 ,通过数字量输出模板 pcl2731 控制的电 磁阀 、电动阀实现了对各原材料的进料量 、乳化剂成品出料量的控制 。过程调节器采集反 应釜的温度信号并控制脱水 、脂化反应过程 的温度 。过程调节器与主机通过串行口联结 起来 ,接收主机的控制命令及送回现场的控 制信号 。控制系统还装配了打印机 ,以记录生产过程的各种参数 。图 2 为高性能乳化剂 生产控制系统的硬件配置示意图 。图 1 高性能乳化剂生产控制系统的工艺流程示意图( 1) 抽真空过程 : 设备包括真空泵 、真空计 、电磁阀等 。系统运行前启动真空泵 ,打开 电磁阀 ,系统的真空度逐渐提高 。控制系统 通过开断电磁阀和启停真空泵 ,使系统的真空度保持在一定的范围内 ,为进料 、反应和出料服务 。(2) 上料过程 : 设备包括山梨醇罐 、油酸 罐 、碱罐 、流量计 、电磁阀门等 。控制系统可 以按照实际需要自动打开山梨醇的进料管路 的阀门 ,以真空吸料的方式吸入一定量的山 梨醇到反应罐 。脱水后自动打开氢氧化钠进 料阀门 ,吸入一定量的氢氧化钠溶液 。脂化 反应前打开油酸的进料管路的阀门 ,按照配 比要求吸入定量的油酸到反应罐 。(3) 反应过程 :设备包括反应罐 、温度计 、 阀门等 。反应过程实质包括山梨醇脱水过程 和脱水山梨醇与油酸的脂化反应过程 。控制 系统首先根据工艺要求自动加入定量的山梨 醇 ,并调整反应罐加热过程的加热器的输入 功率 ,保证反应罐内的温度维持在一定的时 间 温度曲线上 ,同时控制真空泵的启停 、真 空阀门的开关使反应釜内的真空度维持在一 定范围内 ,对山梨醇进行脱水处理 。脱水完 成后自动打开氢氧化钠进料阀门吸入一定量 的氢氧化钠溶液继续脱水 。待氢氧化钠脱水 结束 ,自动打开油酸进料阀门将定量的油酸 吸入反应罐 ,进行脂化反应控制 。脂化反应图 2 高性能乳化剂生产控制系统硬件配置示意图根据工艺的要求脱水和脂化过程应该依据安装在反应罐中不同位置的温度探头来控 制相应的过程 ,控制系统设置了信号选择板 。 信号选择板根据调节器的控制信号选择输出 不同的温度信号 。调节器按设置好的工艺曲 线控制脱水和脂化的时间和温度 。图 3 为脱水和脂化过程温度控制原理示意图 。 实际上在一定的范围内 ,真空度越高对工艺的脱水和脂化过程越有利 。考虑到既能13 第 2 期郭冰若等 . 乳化剂生产过程控制系统保证工艺需要 ,又能节省能源和延长设备的使用寿命 ,真空度控制采用简单的两位控制方案 。图 4 为 抽 真 空 系 统 的 控 制 原 理 示 意图 。图 3 脱水和脂化过程温度控制原理示意图的产率 , 降低 了 反 应 的 残 渣 , 缩 短 了 生 产 周期 ,具有明显的经济效益 。图 4 抽真空系统的控制原理示意图3 调试和试验乳化剂生产过程自动控制系统的研究工 作从 1995204217 到北京矿冶研究总院实验厂 现场调研开始 ,其中经历了 8 个月的时间 ,并于1996201210 正式应用自动控制系统进行生产 。 图 5 为 1996201211 生 产 中 的 控 制 系 统 的参数曲线 。该次生产产出乳化剂 34110 公 斤 , 废 渣 610 公 斤 , 产 率 9417 % , 生 产 周 期920 分钟 。乳化剂的产率提高 713 % ,生产周 期与手控工艺相比平均减少 100 分钟 。从 1996201211 到 1996 年底 , 生产 过 程 自动控制系统一直投入运行 。已生产乳化剂 近 15010 吨 。每次生产产出乳化剂 3411034310 公斤 ,废渣 5106 . 0 公斤 ,产率 95 % 左右 ,生产周期 920 分钟 。可以说乳化剂生 产过程自动控制系统的应用 ,提高了乳化剂(c) 反应釜的真空度曲线图 5 控制系统参数曲线化工自动化及仪表 , 1998 , 25 (2) :1419co nt rol and inst rument s in chemical indust ry过程控制循环气压缩机系统联锁控制功能的实现李国董春梅刘建兴( 天津联合化学有限公司计仪部 ,天津大港 ,300271)摘要 主要介绍利用 series90230 可编程控制器 ,实现循环气压缩机系统联锁控制的控制方案及实施方法 。关键词 : 循环气压缩机 联锁 轴位移 轴振动1 前 言天津 14 万吨乙烯工程 eo/ e g 装 置 是 采用荷兰壳牌的氧化法专利技术 ,即氧气和 乙烯在一定温度下 ,在含银催化剂的作用下 , 直接氧化生成环氧乙烷 ( eo) , eo 再与过剩的水进行热水合反应生成乙二醇 ( e g) 。年 生产能力为 212 万吨 eo , 414 万吨 e g。全 装置共有 9 个工段 ,其中循环气压缩工段为 该装置的核心 , 所采用的压缩机 为 美 国 ac 公司 d h3m 离心式压缩机 ,联锁控制系统为冗余 的 series90230 可 编 程 控 制 器 。循 环 气 压缩机 ( k2201) 在大型驱动电机 的 拖 动 下 , 通过对入口物料的压缩升压 ,使物料连续循 环流动 ,以提高原料的利用率和投入产出比 , 为装置连续化生产提供了源动力 。然而循环气压缩机系统的运转情况又 与 自 身 的 密 封水 、润滑油 、压缩机入口的缓冲罐的液位及外部工艺条件等诸多因素相互关联 ,联锁逻辑 比较复杂 ,控制指标比较严格 ,如果控制系统不灵或出现偏差就会造成压缩机停车乃至压 缩机本身 (如轴密封组件等) 的严重损坏 。因 此循环气压缩机的联锁控制系统为该装置的核心 ,十分关键而重要 。2 循环气压缩机联锁控制方案eo/ e g 装置的循环气压缩机系统能否 正常地运转 ,与压缩机系统自身各个组成部分的设备运转状态及相关的工艺 、公用工程条件的状态有关 ,基于安全可靠 ,切实保护机 组设备的原则 ,循环气压缩机系统联锁控制 方案由以下两部分组成 。收稿日期 1997 - 11 - 20 。4结论乳化剂生产过程自动控制系统实现了对 乳化剂生产过程的自动控制 ,保证和维持了 高性能乳化剂的质量 ,满足了国际客户的高 品位的要求 。由于实现了对山梨醇脱水温度和脱水过 程的自动控制 ,提高了脱水质量 ,增加了乳化 剂的产率 。脂