间歇聚合生产过程安全控制教程

1间歇聚合生产过程

的平安与控制2国家平安监管总局关于公布

首批重点监管的危险化工工艺目录的通知

安监总管三〔2021〕116号为贯彻落实?国务院安委会办公室关于进一步加强危险化学品平安生产工作的指导意见?〔安委办〔2021〕26号,以下简称?指导意见?〕有关要求，提高化工生产装置和危险化学品储存设施本质平安水平，指导各地对涉及危险化工工艺的生产装置进行自动化改造，国家平安监管总局组织编制了?首批重点监管的危险化工工艺目录?和?首批重点监管的危险化工工艺平安控制要求、重点监控参数及推荐的控制方案?，现予公布.3有关事项通知如下一、化工企业要按照?首批重点监管的危险化工工艺目录?、?首批重点监管的危险化工工艺平安控制要求、重点监控参数及推荐的控制方案?要求，对照本企业采用的危险化工工艺及其特点，确定重点监控的工艺参数，装备和完善自动控制系统，大型和高度危险化工装置要按照推荐的控制方案装备紧急停车系统。今后，采用危险化工工艺的新建生产装置原那么上要由甲级资质化工设计单位进行设计。4有关事项通知如下二、各地平安监管部门要根据?指导意见?的要求，对本辖区化工企业采用危险化工工艺的生产装置自动化改造工作，要制定方案、落实措施、加快推进，力争在2021年底前完成所有采用危险化工工艺的生产装置自动化改造工作，促进化工企业平安生产条件的进一步改善。5有关事项通知如下三、在涉及危险化工工艺的生产装置自动化改造过程中，各有关单位如果发现?首批重点监管的危险化工工艺目录?和?首批重点监管的危险化工工艺平安控制要求、重点监控参数及推荐的控制方案?存在问题，请认真研究提出处理意见，并及时反响国家平安监管总局〔平安监督管理三司〕。各地平安监管部门也可根据当地化工产业和平安生产的特点，补充和确定本辖区重点监管的危险化工工艺目录。6有关事项通知如下四、请各省级平安监管局将本通知转发给辖区内〔或者所属〕的化工企业，并抄送从事化工建设工程设计的单位，以及有关具有乙级资质的平安评价机构。国家平安生产监督管理总局二○○九年六月十二日7国家平安监管总局公布的

首批重点监管的危险化工工艺目录重点讲解8〔1〕采用继电器搭建或专用仪表在60~70年采用电动单元组合仪表老装置中，使用较为普遍。一般另设置报警辅助操作台，由重要的工艺参数指示记录仪和信号闪光报警器、手动停车及复位、投运按钮等局部组成。而对于大型机组等设备运行状况和保护，也引入主控制室显示和报警，停车保护那么一般采用设备自带的专用仪表系统来完成。9光字牌巡迥报警器闪光报警器继电器型10〔2〕平安联锁保护直接在DCS中实现在中小型装置上应用较多，一方面此类装置对平安等级要求相对不高，没有明确的平安等级(SIL)要求，另一方面根据用户对平安的认识程度、管理、投资状况等各方面因素综合考虑，可将平安控制系统与DCS融合，由DCS来实现平安控制系统的平安联锁功能，能够到达一定的保护作用。可节省本钱、空间和安装费用，缩减操作和维护人员。11〔3〕采用单独的PLC或可编程电子系统实现.对于时间响应要求较高的平安联锁保护，有些厂家采用单独的PLC系统来实现平安联锁保护功能。也有使用DCS中单独控制站的情况，来实现平安联锁保护。12〔4〕采用经专业平安机构认证的紧急停车系统〔ESD〕13ESD的主流结构这种产品符合IEC61508标准并到达或获得TÜV等级认证，主要有以下三种主流结构：1002D结构(2取1带诊断)；2003D结构(3取2带诊断)；2004D结构(4取2带诊断)；对于这三种不同的结构，平安系统的性能是不同的。对于第一种1002D的结构，当第一个CPU被诊断出故障时，该CPU被切除，另一个CPU继续工作。对于第二种结构，其CPU和I/O卡件采用三重化冗余故障容错设计，是基于高度稳定的硬件根底上的，三个通道设计在一块卡件上实现三重化表决的。对于第三种结构，四个CPU分成两对，既同时工作又相互独立。当其中一个CPU被诊断出故障时，那么该对CPU被切除，所剩一对CPU继续以1002D的模式工作。这对独立工作的CPU仍满足平安等级3级的要求。只有当这对CPU其中再有一个故障时，系统才考虑停车。同时此结构对于故障修复时间没有限制。14ESD系统主要厂家目前德国HIMA公司、美国Triconex公司的系统在国内占有较大的市场份额，是主流ESD系统厂家代表，美国GE、美国Honeywell公司的产品那么在化工、石化行业有着较为广泛、成功的应用业绩，德国Siemens等其它厂家的产品也有使用。15平安控制系统设计与选用原那么

化工生产装置中平安控制系统的设置,必须根据化工生产的特殊性,从平安性、可靠性及可应用性等方面进行综合考虑。同时，还要兼顾经济性,坚持“平安、可靠、经济、适用〞的原那么来选择平安控制系统。根据生产装置的危险等级和生产特点，与生产过程自动化系〔ProcessControlSystem,PCS〕配合设置。选用的原那么如下：个人建议仅供参考16〔1〕适合于在DCS中

或单独PLC中实现17〔2〕适合使用冗余PLC

和"小型专业ESD系统"18〔3〕适合于专业ESD系统19可供选用的ESD系统GE公司的SafeNet系统、GEFaunc90－70GMR系统、HIMA公司的H41q和H51q系统、西门子S7-400H(F)系统、Triconex公司的TRICON系统、Honeywell公司的FSC系统等20主流专业ESD系统，见下表。

21化工过程自动化平安控制系统有关控制单元名词注释

1.可编程逻辑控制器〔ProgramableLogicController，简称PLC〕，用于顺序控制的专用计算机。通过控制器上的编程板或主计算机，通常利用布尔逻辑或继电器梯形图编程语言来改变其顺序控制逻辑。PLC主要应用于顺序控制、批量控制等开关量较多的生产过程控制场合，例如生产线自动化。PLC的代表性厂家如：美国莫迪康〔MODICON〕的QUANTUM系列、德国西门子〔SIEMENS〕的SIMATIC系列、日本欧姆龙〔ORMOM〕的SYSMAC系列等。22控制单元名词注释

2.分散型控制系统〔DistributedControlSystem，简称DCS〕，一种控制功能分散、操作显示集中，采用分级结构的智能网络。其目的在于控制或控制管理一个工业生产过程或工厂。DCS主要应用于连续生产等模拟量较多、调节回路较多的生产过程控制场合，例如炼油过程自动化。DCS的代表性厂家如：美国霍尼韦尔〔HONEYWELL〕的TDC系列、日本横河〔YOKOGAWA〕的CENTUM系列、我国浙江中控〔SUPCON〕的ECS系列等。23控制单元名词注释

3.紧急停车系统〔EmergencyShutdownSystem，简称ESD〕，狭义意义上，即指SIS中的逻辑运算器及相应软件。ESD宜采用权威机构认证的可编程电子系统〔ProgrammableElectronicSystem，PES〕。ESD的代表性厂家如：德国黑马〔HIMA〕的H41q/H51q系列、美国〔Triconex〕的TRICON系列、美国通用电气〔GE〕的GMR系列等24控制单元名词注释

4.平安仪表系统〔SafetyInstrumentSystem，简称SIS〕,用仪表实现平安功能的系统。系统包括传感器、逻辑运算器、最终执行元件及相应软件等。SIS为生产装置提供独立于人工操作的平安保护措施。当预定条件满足〔如：过程变量越限、机械设备故障、系统本身故障或能源中断等〕时，SIS能自动〔必要时可手动〕地完成预先设定的动作，使操作人员、工艺装置及环保转入平安状态。SIS一般要求各元件通过平安性诊断测试〔DiagnosticallyTestedforSafety,DTS〕，取得平安证书。SIS主要应用于事故发生可能性交大、且事故产生后果严重的生产场合。25目前企业使用SIS系统时

存在主要问题之一由于国际标准IEC61508/61511、国家标准GB/T21109.1-2007出台较晚,目前国内只有SHB-206-1999?石油化工紧急停车及平安联锁系统设计导那么?,用于设计、施工和运行.因此在选用SIS时往往只注意了控制器到达AK5、AK6或到达SIL3标淮.而没有提供一个SIS系统整体设计,包括输入输出局部的解决方案.用户使用到达SIL3等级的逻辑解算器,而对于传感器和终端设备执行机构如何设置缺乏考虑.是无法保证整体SIS系统成为一个SIL3系统.SIL装置=SIL传感器+SIL逻辑解算器+SIL执行机构整个SIS系统的平安完整性水平SIL,是由其构成的三个单元中最低的SIL等级所决定.这是石化企业生产装置中使用SIS系统时,必需关切的问题.关键是工艺报警联锁停车方案的合理性.好的软件比好的硬件有时显得更为重要..(+软件)26首批重点监管的危险化工工艺平安控制要求14、聚合工艺反响类型放热反响重点监控单元聚合反响釜、粉体聚合物料仓工艺简介聚合是一种或几种小分子化合物变成大分子化合物〔也称高分子化合物或聚合物，通常分子量为1×104—1×107〕的反响，涉及聚合反响的工艺过程为聚合工艺。聚合工艺的种类很多，按聚合方法可分为本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合等。27聚合工艺危险特点〔1〕聚合原料具有自聚和燃爆危险性；〔2〕如果反响过程中热量不能及时移出，随物料温度上升，发生裂解和暴聚，所产生的热量使裂解和暴聚过程进一步加剧，进而引发反响器爆炸；〔3〕局部聚合助剂危险性较大。28聚合工艺典型工艺〔1〕聚烯烃生产聚乙烯生产；聚丙烯生产；聚苯乙烯生产等。〔2〕聚氯乙烯生产〔3〕合成纤维生产涤纶生产；锦纶生产；维纶生产；腈纶生产；尼龙生产等。〔4〕橡胶生产；丁苯橡胶生产；顺丁橡胶生产；丁腈橡胶生产等。〔5〕乳液生产醋酸乙烯乳液生产；丙烯酸乳液生产等。〔6〕涂料粘合剂生产醇酸油漆生产；聚酯涂料生产；环氧涂料粘合剂生产；丙烯酸涂料粘合剂生产等。〔7〕氟化物聚合四氟乙烯悬浮法、分散法生产聚四氟乙烯；四氟乙烯〔TFE〕和偏氟乙烯(VDF)聚合生产氟橡胶和偏氟乙烯-全氟丙烯共聚弹性体〔俗称26型氟橡胶或氟橡胶-26〕等。29聚合工艺重点监控工艺参数聚合反响釜内温度、压力，聚合反响釜内搅拌速率；引发剂流量；冷却水流量；料仓静电、可燃气体监控等。仪表选型与安装30聚合工艺平安控制的根本要求反响釜温度和压力的报警和联锁；紧急冷却系统；紧急迫断系统；紧急参加反响终止剂系统；搅拌的稳定控制和联锁系统；料仓静电消除、可燃气体置换系统，可燃和有毒气体检测报警装置；高压聚合反响釜设有防爆墙和泄爆面等。合理的组态31聚合工艺宜采用的控制方式将聚合反响釜内温度、压力与釜内搅拌电流、聚合单体流量、引发剂参加量、聚合反响釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系，在聚合反响釜处设立紧急停车系统。当反响超温、搅拌失效或冷却失效时，能及时参加聚合反响终止剂。平安泄放系统。其它工艺的平安控制要求请详见?首批重点监管的危险化工工艺平安控制要求、重点监控参数及推荐的控制方案?如何实施32原料精制助剂配制聚合反响后处理包装入库典型间歇聚合生产过程(SBS;S-SBR;MPS为例进行说明)33控制任务间歇生产过程的聚合程序控制与平安连续生产过程的溶剂回收精制控制间歇生产聚合工艺+批量程序控制(以工艺参数为主,时间参数为辅,与反响控制融合为一体)缩短每釜之间等闲时间到达连续的生产效率3435自动化平安联锁必需十清楚确生产工艺对平安操作的要求36间歇生产过程的控制变迁70~80年代DDZⅢ单元组合仪表+继电器报警系统80年代单位路可编程调节器+闪光信号报警器90年代PLC+报警辅助操作台90~00DCS+报警辅助操作台00~DCS间歇生产过程的聚合程序控制连续生产过程的溶剂回收精制控制任务2021~DCS与SIS集成?37报警辅助操作台仪表测量控制数量回路类型回路参数1#控制站（溶剂精制回收）2#控制站（助剂配置加入）3#控制站（聚合）4#控制站（后处理）小计PID单回路调节3716235109ALRM指示报警7916312779448MAN手操器65881736206ON-OFF二位控制01203BCMA批量控制（模拟量）224210BCMP批量控制（脉冲量）1011214RF比例运算10315ESUMA流量累计（模拟量）2342534ESUMP流量累计（脉冲量）123612科学运算软测量(平均温度,温度粘度等变化率46521513126小计（个）234327207199967合计（个）96739助剂控制站联锁控制防止设备溢出或抽空40助剂控制站联锁控制在线含水量监测联锁41助剂控制站联锁控制机泵联锁42助剂控制站联锁控制43助剂控制站联锁控制44合成控制站联锁控制1V3701a全开冷水，停进料2V3701ABC紧急停止3V3701a紧急放空4V3701b全开冷水，停止进料5V3701b紧急放空6v3701C全开冷水，停止进料7V3701c紧急放空8V3404紧急补N2准备终止剂93#站R3901/2紧急终止用——放在2＃站压力设备平安保护45后处理及公用工程控制站联锁控制1R3901液位高高停止一切进料，底阀未关或开停止进料2R3902液位高高停止一切进料，底阀未关或开停止进料3R3901紧急终止4R3901紧急放料5R3901紧急通内冷6R3902紧急终止1V4101abc压力联锁2P4201A/B联锁3V4102液位联锁4V4103液位联锁聚合反响平安保护项目巴凌合成胶厂燕化合成胶厂燕化合成胶厂燕化合成胶厂燕化合成胶厂燕化合成胶厂呈驰合成胶厂DCS系统日本富士MICREXPⅡ日本富士MICREXPⅢ美国TDC3000日本富士MICREXPⅢ扩容TDC3000扩容日本横CS3000浙江中控GCS200生产能力1万吨/年SBS1万吨/年SBS1万吨/年S-SBR3万吨/年SBS3万吨/年S-SBR1万吨/年MPS聚合釜43M3×143M3×153M3×143+53M343M3

×250M3

×1建设时间1986年1992年1994年1997年1998年2004年操作站3台3台3台4台3台5台控制站3台+1台高速程控2台1台2台1台4台调节回路49个212个147个210个168个394个锂系间歇聚合控制一览表更换日本富士MICREXPⅢ扩容项目巴凌合成胶厂燕化合成胶厂燕化合成胶厂燕化合成胶厂燕化合成胶厂燕化合成胶厂茂名呈驰化工机泵控制26台37台43台45台117台110台自控开关伐35个77个42个89个79个278个编程工具SPAC语言时间程序表CL控制语言时间程序表CL控制语言时间程序表SFC顺序功能控制图控制程序48个54个26个62个30个83个程序启运方式一个程序主程序调用子程序主程序调用或独立运行子程序主程序调用或独立运行子程序主程序调用或独立运行子程序主程序调用或独立运行子程序助剂加入流量PID输出限幅PID输出限幅间歇PID输出限幅间歇PID程序联锁间歇PID程序联锁间歇PID程序联锁更换日本富士MICREXPⅢ扩容48光纤通讯远程连接茂名呈驰化工DCS系统结构49连续生产过程一个主要的优点是经济规模效益。一个标准产品大批量生产，一般都能获得比较丰厚的初始投资回报。间歇生产过程最大的优点是柔性好，能生产多种产品，进行多种生产操作。使工厂生产新产品不用添置新设备，生产不同规格的产品不需要修备，工厂只要增加少量就能适应市场需求的变化。连续和间歇生产过程在连续生产过程中，原料经由不同的专用设备加工转变为产品。每个设备都是运行在稳定的工作状态下完成一项规定的生产操作。一个连续生产过程输出的产品是连续的产品流。间歇生产过程，又称批量生产过程，间歇生产过程由一个或多个按一定顺序执行的操作步〔或操作阶段〕组成，完成这个操作步顺序就生产出一定量的最终产品。如果需要生产更多的产品，那么必须重复执行这个操作步顺序。以顺序的操作步进行批量产品生产称为间歇生产过程。50间歇生产过程有一个确定的操作顺序，例如加料、反响、排料。这些操作及其执行的顺序由产品的配方规定，随生产的产品而变。所以要求间歇控制系统具有的一项根本控制功能是驱动生产过程一步一步的顺序执行不同的生产操作。前一步操作结束向后续操作进展由转移条件决定。工业上称这种控制模式为顺序控制。步转移条件仅仅取决于时间〔例如停留时间，反响时间等〕，称为时间驱动顺序控制。步转移条件由被控对象的状态或发生的事件决定，称为事件驱动顺序控制。实际应用的顺序控制常常是这二种形式的组合。连续生产过程的控制，一般采用一个保持一组给定的稳态操作条件和生产过程物料平衡的控制系统来满足上述各项要求。连续控制系统通过反响控制和前馈控制，将关键的被控变量维持在给定值上。顺序控制51程序间歇控制最常见的一种间歇控制系统，它的控制功能除了包含顺序间歇控制的全部功能外，又增加了模拟量的调节控制功能。在间歇生产中也要用连续调节回路来控制温度、压力等工艺参数，但是它们的工作方式与连续控制生产过程不同。常与程序控制融为一体.在间歇生产过程中，操作工人的干预是正常操作顺序的一局部，在生产中起十分重要的作用。一个关键的操作常常是由操作工人操纵控制系统启动的，而不是控制系统自动触发.间歇生产过程计算机控制间歇生产过程计算机控制使工厂获得明显的经济效益。①增加了产量，计算机控制缩短了每批产品的生产周期，并提高了设备的利用率。②提高了产品的质量，计算机控制使每批产品质量均匀一致。③降低了生产本钱，提高了原料、能源和设备利用率，减少了废品率。④在确保间歇生产过程操作重复的同时具有更好的操作柔性。⑤使生产更平安。⑥通过严格控制和改进操作，减少了对环境的污染。间歇生产过程的控制简称为间歇控制

52(北京燕山石化公司)53不连续性间歇生产过程的不连续性不仅表现在物料是断续的，单元操作是顺序进行的，其设备的运行也是间断的在间歇生产过程中，设备在二批产品生产之间总有一段闲置时间。■非稳态■不确定性■共享资源处理■配方管理54原料和助剂贮缶

充氮/排气压力保护控制为防止原料和助剂与空气接触而被氧化,工艺采用微压纯氮保护,希量尽量减少纯氮消耗;又因原料和助剂具有挥发性,或原料自聚。使贮缶内压力增加,工艺要根据贮缶间歇补料和参加时压力波动和贮缶设备耐压,尽量维持一定压力,为减少排气损耗,允许在较大范围内波动,只在超压时要及时排气降压。常规PID分程控制很难满足此要求。现利用ALMA指示报警回路和MAN手操器回路组成贮缶充氮/排气压力保护控制,ALMA指示报警回路:贮缶压力选用宽量程压力变送器,测量值PV在上限PH和下限PL的范围内充氮伐和排气伐全闭;在量程下限～PL之间充氮伐由全开到全闭;在PH～满量程之间排气伐由全闭到全开。MAN手操器回路组:MAN手操器内藏压力测量值PV～输出MV(充氮调节伐开度)曲线,或压力测量值PV～输出MV(排气调节伐开度)曲线,在自动方式A时MAN手操器按内藏压力测量值PV～输出MV曲线输出,手动方式M时可人工直接操作充氮调节伐或排气调节伐开度.,平安与节约氮气55连续生产过程(有时作前馈控制)连续生产过程56.迅速到达设定的温度前馈反馈间歇生产过程冷凝水自控切断伐能使迅速将预热器内低温冷凝水排空,立即投入热交换.蒸汽自控切断伐防止因蒸汽调节伐内漏,使预热器内残留的溶剂超温汽化571〕流量计量批量控制,(主要原料苯乙烯,丁二烯)在间歇生产过程中为提高流量计精度，流量计应采用容积式或流量响应快的质量流量计，安装地点选择除考虑流量计本身直管段要求外，还应注意安装在充满物料的管段内，流量计后应增加压力指示回路和手动伐来保证流量计后压力高于物料汽化压力,防止物料汽化保证加料计量精度。单纯流量批量控制由带温度补偿〔T〕流量批量控制〔FQS〕模块和二位自控阀〔KV〕组成。当物料管道直径较大时，为提高流量累积量控制精度，也可采用两段开闭式自控阀.流量批量控制计量方式一般采用容积式流量计、质量流量计或计量缶和法兰式液位计，也有用称重计量方法等。,KV二位自控阀58由带温度补偿〔T〕流量PID调节〔FC〕模块，流量批量控制〔FQS〕模块,调节伐(FV)和二位自控阀〔KV〕组成。由程序控制.2〕恒定流量批量控制FV调节伐KV二位自控阀温度流量59在加料程序控制下完成:①程序发出开始命令:使PID调节FC模块处于手动输出，调节伐FV位于“开始预定开度〞位置上，二位自控阀KV全开，目的尽快到达加料流量设定值.②流量批量控制FQS启动.③当流量测量值与设定值偏差小于规定值时，程序使PID调节，由手动方式无扰动切换到自动方式，进行PID恒流量调节.④直到流量累积值到达预定值时，程序又将PID调节切换到手动方式，使调节伐FV位于“结束预定开度〞。进行小流量加料,以保证加料累积值的正确,防止超量.⑤待累积值到达设定值时，调节阀FV和自控阀KV同时全闭,加料程结束。为防止计量累积失效,发生加料超量,程序内设有定时计时器,当加料超过规定时间,程序自动停止加料,并显示"加料超时信息"完成一次恒定流量批量控制过程说明60恒流量批量控制调节伐FV和二位自控伐KV开度变化状况调节伐FV开度变化二位自控伐KV开度变化(不同开度)手动输出手动输出PID自动调节流量手动输出手动输出PID自动调节全开全闭61在间歇生产过程中流量计常有按每种原料或按设备设置的两种方法考虑今后扩产增加设备，是按每种原料或助剂分别设置流量计,由程序控制设备的进料自控阀。62液位计量批量控制间歇生产过程中参加量小,时间短,瞬时流量大的特点,其批量控制系统是由瓶状计量缶,双法兰式液位计和自控伐等组成,通过计量缶补料和参加程序实现批量控制。(活化剂(CP)、调节剂(AT)、引发剂(CA)等)LA:液位指示报警回路,H:设定值,由牌号配方管记系统自动设定,步也可在单元操作画面上人工设定SEQ计量缶补料和参加程序计量缶补料或参加程序运行后,首先自动检查工艺条件,未通过时会发出"未准备好"信息。计量缶液位LA。PV>H时发出"退料中",LA。PV<L时发出"补料中",L<LA。PV<H时发出"参加中"。,,LA。PV<LL时发出"参加完"。退料自控伐,补料自控伐和参加自控伐全由程序控制。程序结束时全闭,信息消失。为精确控制液位有时采用二段式开闭自控伐。MPS装置为控制助剂的补料和参加速度和时间,要求自控伐具有预定开度,当接近设定值时改为小开度,和故采用MAN手操器和气动调节伐的方案。如图所示。图MAN手操器和气动调节伐开度手动方式M时可人工直接输出MV值,操作气动调节伐的开度,在自动方式A时MAN手操器按程序控制命令传送数据方式输出MV值,决定气动调节伐的开度,气动调节伐的预定开度和小开度可以按工艺要求在0～100%内任意设定.投资比二段式开闭自控伐省,维护量小,但一定要用软密封零泄漏的气动调节伐。各计量缶采用双法兰差压液位变送器的测量精常受助剂配置浓度变化引起比重变化的影响,使用时应加强校正.为此对引发剂(CA)计量缶玻璃液位计外设TV电视探头.对重要设备增加超声波液位计或固定高度安装音义液位信号计,对差压式液位计测量值进行监视,现利用液位仪表指示报警回路的输入处理功能进行监视报警.63建立逻辑报警联锁控制进行压力下限~泵运行逻辑报警压力上限定机泵保护联锁控制液位上限停止自动补料联锁控制溶剂超温保护联锁控制聚合釜压力上限、温度上限或液位上限~停止加料、或聚合釜放空、或紧急排料联锁控制等联锁动作和联锁设置联锁/解除的操作记录在历史操作记录中都可查到。64联锁控制功能画面图列显示

有联锁信号

无联锁信号联锁投入无联锁信号无联锁动作发生联锁投入有联锁信号有联锁动作发生联锁投入运行联锁解除65在线分析仪的应用

溶剂,苯乙烯,丁二烯加料过程中采用电容式氧化铝探头,进行含水量在线水监测.当含水量超过上限5~20PPM时平安联锁控制,三通自控伐由直通切换到侧通,进入事故缶进行脱水回收处理.聚合反响胶液黏度采用振动式在线粘度测量,监测聚合反响粘度变化过程,藉以观察聚合反进行程度.当粘度趋而稳定后,判断聚合反响终点条件之一.在线过程分析仪的选型和探头安装位置及其重要原料在预热等过程中,因设备渗水等原因,使含水量过高,直接影响聚合反响的质量与平安!66在线分析〔on-lineanalysis〕

在生产过程中直接对被控制的产品的特性量值进行检测的分析方法。又称过程分析化学。在线分析分为4种：①间歇式在线分析。在工艺主流程中引出一个支线，通过自动取样系统，定时将局部样品送入测量系统，直接进行检测。所用仪器有过程气相色谱仪、过程液相色谱仪、流动注射分析仪等。②连续式在线分析。让样品经过取样专用支线连续通过测量系统连续进行检测。所用仪器大局部是光学式分析仪器，如傅里叶变换红外光谱仪、光电二极管阵列紫外可见分光光度计等。③直接在线分析。将化学传感器直接安装在主流程中实时进行检测。所用仪器有光导纤维化学传感器、传感器阵列、超微型光度计等。④非接触在线分析。探测器不与样品接触，而是靠敏感元件把被测介质的物理性质与化学性质转换为电信号进行检测。非接触在线分析是一种理想的分析形式，特别适用于远距离连续监测。用于非接触在线分析的仪器有红外发射光谱、X射线光谱分析、超声波分析等。离线分析在时间上有滞后性，得到的是历史性分析数据，而在线分析得到的是实时的分析数据，能真实地反映生产过程的变化，通过反响线路，可立即用于生产过程的控制和最优化。离线分析通常只是用于产品〔包括中间产品〕质量的检验，而在线分析可以进行全程质量控制，保证整个生产过程最优化。在线分析是今后生产过程控制分析的开展方向。67工业在线分析仪器气体在线分析仪器工业在线分析仪器液体在线分析仪器工业在线分析仪器固体在线分析仪器工业在线分析仪器水分在线分析仪器工业在线分析仪器理化浓度分析仪器工业在线分析仪器水质在线分析仪器工业在线分析仪器环境在线分析仪器工业在线分析仪器烟气连续在线分析仪器工业在线分析仪器污染源排放连续在线分析仪器工业在线分析仪器/在线分析仪表

68成分分析与生产过程的质量与平安697071在线微量水分析仪DCS系统执行机构三通电动伐在线微量水分析联锁控制72进料中/补热中PID串级+前馈温度控制参数自动更换7374

乙烯装置使用的在线分析仪器类型和数量根据天津、镇海新建100万吨/年乙烯装置的设计方案，需要配置的在线分析仪器类型和数量大致如下：工业色谱仪27～33台工业质谱仪2台氧化锆氧分析仪11台 燃料气热值仪2～5台溶解氧分析仪1台工业pH计19台 工业电导率仪16台75乙烯装置使用的在线分析仪器类型和数量微量水分仪8台红外线气体分析器2台总有机碳(TOC)分析仪2台可燃性气体检测报警器180台有毒性气体检测报警器12台特殊样品预处理系统22套分析仪小屋及集成8套以上合计300多台套，仪表设备总投资达2500～3000万元，在线分析仪已超过DCS和ESD系统投资的总和。新建100万吨乙烯为什么投这多钱用在分析上?为了质量与平安76乙烯裂解工段使用的在线分析仪器(1)氧化锆氧分析仪测量裂解炉排放烟气中的氧含量，计算空气过剩系数，调节风门挡板开度，控制空燃比。每台炉子配1台氧化锆氧分析仪。氧化锆氧分析器分为直插式和抽吸式两类，直插式氧化锆氧分析仪可用于燃煤炉、燃油炉，但不适用于燃气炉。77乙烯裂解工段使用的在线分析仪器78乙烯裂解工段使用的在线分析仪器以前，这种场合一般采用抽取采样＋顺磁式氧分析仪的方式进行测量，例如早期的乙烯裂解炉、以天然气为原料的合成氨一段转化炉等。由于样品处理系统复杂，维护量大，故障率较高等原因，其使用效果并不理想。目前，石化行业的燃气炉已采用抽吸式氧化锆氧分析仪取代了顺磁式氧分析仪，这种分析器在氧化锆探头之前增加了一个可燃性气体检测探头，可同时测量烟气中的氧含量和可燃性气体的含量。其作用有以下几点：79乙烯裂解工段使用的在线分析仪器①在可燃气体检测探头上，可燃性气体与氧发生催化反响而消耗掉，从而消除了其对氧化锆探头的干扰和威胁；②用可燃气体检测结果对氧化锆探头的输出值进行修正和补偿，可使氧含量的测量结果更为准确；③根据可燃气体检测结果判断燃烧工况是否正常，以便及时进行调节和控制。80乙烯裂解工段使用的在线分析仪器也有在氧化锆探头之前增设两个检测探头的产品，一个是可燃气探头，一个是甲烷气探头，甲烷气探头的作用是为了更准确地判断天然气的燃烧工况是否正常。例如，Ametek公司WDG-IVCM型烟道气中氧＋可燃气体＋甲烷分析仪适用于天然气作燃料的锅炉和加热炉，可同时测得烟气中氧、可燃气体(H2＋CO)和甲烷三种成分的含量。81乙烯裂解工段使用的在线分析仪器(2)燃料气热值分析仪 乙烯裂解炉使用的燃料，主要是别离工段别离出来的甲烷和其他可燃性废气，也采用局部燃料油。每条燃料气总管配置1台燃料气热值分析仪，测量燃料气的热值(发热量)，参与燃烧控制和出口温度控制。我国的乙烯装置大多采用美国FluidData公司的燃烧法热值分析仪。82乙烯裂解急冷废热锅炉使用水质分析仪器废热锅炉水质在线监测工程和使用的分析仪器①离子交换除盐设备水质监测离子交换除盐设备的进水水质在线监测工程主要是浊度、化学需氧量(COD)等，目的是防止进水中残存的悬浮物和有机物对离子交换树脂造成污染。离子交换除盐设备的出水水质在线监测工程主要是电导率和二氧化硅含量，对于μg/L级的微量硅酸根离子，电导仪的灵敏度达不到分析要求，因此设置电导仪后仍需设置二氧化硅分析仪。83乙烯裂解急冷废热锅炉使用水质分析仪器②锅炉给水水质监测锅炉给水在线监测工程除上述的电导率和二氧化硅含量外，还包括脱盐水除氧处理后水中的溶解氧和联氨含量、锅炉给水加药处理后的磷酸根含量等，采用在线溶解氧、联氨、磷酸根分析仪监测给水水质并对除氧和加药过程进行控制。84乙烯裂解急冷废热锅炉使用水质分析仪器③锅炉锅水水质监测通常是用工业pH计和工业电导仪在线监测锅水的pH值和电导率，其作用为：a.在汽包炉中，有时炉水的pH值显著上升到超过PO43－浓度所对应的pH理论值。很明显，炉水中存在着大量的游离NaOH。游离NaOH的来源之一补给水，来源之二是凝结水。当炉水中游离NaOH过高时，应查明原因，使水处理系统尽量减少泄漏，应及早堵漏。采取措施后，假设pH值仍过高时，可向炉水中添加磷酸氢钠来调节炉水的pH值。炉水的pH值由工业pH计监测。b.为了使炉水的含盐量和含硅量能维持在极限容许值以下，以及排除炉水中的水渣，在汽包炉运行时，必须适时、适量地排放掉一局部含杂质量较大的炉水，并补入相同量地给水，这一操作称为排污。炉水的含盐量和含硅量由工业电导仪监测。85乙烯压缩、别离工段使用的在线分析仪器(1)微量水分仪由于在裂解时参加了一定量的稀释蒸汽，同时裂解气又通过了急冷、碱洗脱酸性气体以及水洗等操作过程，所以不同程度地使裂解气带入了一些水分。裂解气一般含水为400～700ppm。在后工序深冷别离时，这些水分将会结成冰。裂解气经过加压后，在一定温度和压力下，这些水分还会和烃类生成白色的水合物结晶，如CH4·6H2O、CH4·7H2O、C4H10·7H2O等。结晶会堵塞管道和设备，使别离过程不能顺利进行。86乙烯压缩、别离工段使用的在线分析仪器为了防止结冰和生成烃类水合物晶体，必须除去裂解气中的水分，在深冷别离中，要求裂解气的露点为－70℃，含水量在2ppm左右，有的工艺要求＜1ppm，因此要对裂解气进行深度枯燥脱水。微量水分仪用于枯燥器出口，监测裂解气经枯燥处理后的含水量。此外，在别离流程中，氢气、碳二馏分、碳三馏分在进入加氢脱炔反响器之前，也需采用分子筛枯燥剂进行枯燥，枯燥效果用微量水分仪监测。目前我国乙烯装置大多使用电容式微量水分仪。87(2)工业气相色谱仪(3)红外线气体分析器(4)工业色谱仪在加氢反响器中的应用(5)工业色谱仪和红外分析仪在乙烯、丙烯精馏塔中的应用在乙烯精馏塔的前馈-反响控制系统中，工业色谱仪和红外分析仪扮演着重要角色。根据工业色谱仪测得的塔顶乙烯产品中的乙烷含量，控制塔顶回流量，并对精馏塔C2进料量调节回路进行前馈补偿。塔顶色谱仪同时分析乙烯产品的杂质含量，确保乙烯产品纯度到达99.9%以上，各种杂质含量符合要求。乙烯压缩、别离工段使用的在线分析仪器成分参数直接用于闭环控制88间歇和连续生产过程区别〔一〕产品：多种产品单一产品工程单元：关系变化关系恒定管理方式：方案型平衡型干扰：品牌变更催化剂等运行状：过度状态稳定状态操作人员：人工介入现场巡监间歇过程连续过程间歇过程复杂89间歇和连续生产过程区别〔二〕温度升温恒温降温恒温为主压力：周期性变化相对稳定流量：批量控制稳定流量液位：周期性变化相对稳定控制：周期性运行长期稳定运行间歇过程连续过程仪表测量精度要求高90间歇和连续生产过程区别〔三〕工程设计：程序设计回路设计调试：仿真调试信号调试投运：屡次投运一次投运设备功能：多种功能功能固定间歇过程连续过程组态工程量大91间歇聚合程序控制水平92■一个单产品间歇生产过程:其每批产品的生产都是按照配方规定的同一操作顺序、相同的原料配比和工艺参数进行。■多产品间歇生产过程:生产一族不同规格的产品。各批产品的操作及其顺序相同，只是原料配比和工艺参数，例如温度、压力有些改变。■多用途间歇生产过程:产品生产可以按不同的路径，即产品的生产流程和工艺参数都可以改变。间歇生产过程生产的产品分类:单产品、多产品和多用途三类。93间歇聚合批量程序控制聚合反响控制主程序原料助剂单元操作(加料,补料等)子程序辅助运算程序聚合釜平安联锁保护程序94批量程序程序功能六种牌号的生产管理助剂投料前的自动准备工作投料前工艺条件自动检查按顺序自动投入各种原料和计量联锁控制各种助剂按时定量自动参加控制加料管线和测控元件及时自动冲洗控制聚合釜反响温度自动控制聚合釜自动出料和终止剂参加控制浓缩釜自动出胶和防老剂参加控制等95举例说明AN补料过程的"批量控制程序"PHPLAN补料待机状ST0步96

向缶内进行程序批量补料机泵停?补料缶液位空?伐门全闭?故障信容故障处理完再开忽略故障程序框图例程序运行中标记程序待机程序启运逻辑命令工艺条件平安检查正常异常故障信息发生标记PHPL97程序框图例补料开始开伐初始化工作伐故障98程序框图例判断补料结束初步条件判断补料结束条件PL补料超时99程序框图例PH补料超时补料结束伐闭全命令联锁紧急停止补料逻辑命令结束状态待机100①②③④V3505补料聚合出料与掺混聚合出料~掺和流量比例程序控制①②③④1019程序运行状态画面程序名(运行/待机)故障运行步数102指导操作人员准确准时启动相应的程序103程序管理程序运行的启动,停止程序自动,半自动,步进方式执行的选择程序语句(步)运行标志前进,后退的操作程序运行参数标志和字符串设定程序语句的修改和存盘程序运行信息汇总显示适合程序操作员维护程序使用104生产装置的平安应从设计选型,

施工安装、运行维护贯穿全过程聚合釜温度:选用低惯性测温元件.当釜体积增大时,应在釜的轴向和径向设置测温点,以求取釜内平均温度和最高温度.为观察其温度变化趋势,求出平均温度变化率.各测温点之间相差最大达10～20C.在按近反响终点各测温点和平均温度才趋向一致.聚合釜冷却水进出口和夹套内设置测温点,以观察撤热情况.聚合液位在釜底采用插入式法兰液面计,釜中部装有音义液位信号计或釜顶部装超声波液位计.用以校正插入式法兰液面计因釜内介质组成变化引起比重变化带来的误差.聚合釜压力采用法兰压力变送器,为防釜内介质堵塞,分别二个取压口.聚合釜粘度,采用插入振动式粘度计.为防止釜合釜内介质粘挂在所有测量元件外表上,在用溶剂每次冲洗釜壁同时冲洗确保测量元件正常工作.105聚合釜液相平均温度自动求取与控制VPT时间△V△P△T间歇聚合温度程序控制锂系间歇聚合温度控制方法专利号ZL97111795.0采用双法兰差压液位变送器的测量精常受助剂配置浓度变化引起比重变化的影响,使用时应加强校正.对玻璃液位计外设TV电视探头.对重要设备增加超声波液位计或固定高度安装音义液位信号计,对差压式液位计测量值进行监视,现利用液位仪表指示报警回路的输入处理功能进行监视报警106间歇聚合反响生产过程的控制方案

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聚合釜温度控制曲线108多种信息显示文字时间电量软测量程序进展阶段1097

机泵,搅拌和自控伐在流程画面的动态显示三通自控伐程序待机搅拌机泵调节伐含水量三通伐联锁联锁无效回收缶110流程画面图例的说明当控制设备图例轮廓外形白色时为自动方式A，黄色为手动方式M，填充色:由DO/DI或调节伐开度AO决定当自动或手动命令DO/DI=1时，执行局部/伐体充满红色，