一、前言 在PVC行業(yè)，中控有著豐富的技術(shù)改造和新上裝置的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和完善的行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過程解決方案。自1998年開始，先后在杭電化、西化、太化、福二化、株化、宜賓天原、內(nèi)蒙古三聯(lián)化工、包頭明天、河南神馬、四川金路、青島海晶和陽泉煤業(yè)等三十多家企業(yè)的100多套裝置上得到成功應(yīng)用，生產(chǎn)工藝技術(shù)涉及懸浮法、本體法和乳液法，釜型有13m3、30m3、45m3、48m3、70m3等。 目前國內(nèi)約60%的氯堿行業(yè)裝置選用了中控的WebField系列的DCS，完全扭轉(zhuǎn)了過去基本依賴進(jìn)口DCS產(chǎn)品的局面。中控期待著為更多的PVC行業(yè)用戶提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、完善的服務(wù)，幫助更多的PVC行業(yè)用戶提高經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。 二、PVC生產(chǎn)工藝流程簡介 PVC的聚合基本方法有四種：懸浮聚合、乳液聚合、本體聚合和溶液聚合。樹脂產(chǎn)品的物理形態(tài)有粒狀、粉狀、糊狀、溶液和清漆等，它們各自適應(yīng)一定的加工工藝或使用范圍。目前我國主要用懸浮法生產(chǎn)，成品為某種粗細(xì)的粒狀樹脂，適宜于壓延、擠出、注射、吹塑等成型加工工藝，對懸浮法作適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，可生產(chǎn)代糊用樹脂。乳液法糊樹脂均采用國外的技術(shù)，其產(chǎn)量約占10％，隨著硬質(zhì)樹脂使用范圍的擴(kuò)大，其比重有所下降。本體法PVC聚合在我國僅宜賓天原化工二廠和內(nèi)蒙古海吉氯堿化工股份有限公司采用，其產(chǎn)品和懸浮法相近，但產(chǎn)品質(zhì)量較懸浮法有一定的優(yōu)勢，隨著生產(chǎn)裝置的國產(chǎn)化和單套裝置產(chǎn)量的增加，其產(chǎn)品具有很強(qiáng)的市場競爭力。 電石法制取PVC工藝流程主要由乙炔制備、氯乙烯合成及精餾、聚合、干燥等工序構(gòu)成。 三、PVC生產(chǎn)過程主要控制方案 3.1 氯乙烯（VCM）合成 關(guān)鍵控制： 氯化氫氣體和乙炔氣體流量比值控制 干燥的氯化氫氣體和乙炔氣體以一定的流量自動(dòng)配比同時(shí)分別進(jìn)入混合器，乙炔流量跟隨氯化氫流量變化?？刂齐y點(diǎn)是這兩種氣體的流量如何準(zhǔn)確測量、變比值系數(shù)的確定以及調(diào)節(jié)閥的防腐選型。 混合器溫度壓力聯(lián)鎖保護(hù) 當(dāng)混合器內(nèi)的溫度或壓力超限時(shí)自動(dòng)切斷乙炔流量并采取一系列的保護(hù)措施。 乙炔穩(wěn)壓控制 進(jìn)入混合器前的乙炔壓力必須穩(wěn)定，為此在乙炔總管設(shè)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)回路。 3.2 氯乙烯（VCM）精餾 關(guān)鍵控制： 低沸塔再沸器的加熱控制 低沸塔再沸器的加熱控制方塊圖如下圖所示，該控制系統(tǒng)的設(shè)定值為低沸塔的塔底溫度，然后加入兩個(gè)前饋：即塔頂溫度和塔釜液位的前饋，如有可能再加入提餾段的溫差，此控制系統(tǒng)若加入提餾段溫差前饋，則可以對進(jìn)料擾動(dòng)做較快的補(bǔ)償，從而提高整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 低沸塔塔頂冷劑量控制 低沸塔塔頂冷劑量控制方塊圖如下圖所示，該控制系統(tǒng)的設(shè)定值為低沸塔塔頂溫度，然后也加入兩個(gè)前饋：即塔釜溫度（提餾段溫差）和塔釜液位的前饋，同樣可以對進(jìn)料擾動(dòng)做相應(yīng)的補(bǔ)償，從而提高整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 低塔到高塔的中間過料量控制 低塔到高塔的中間過料量控制系統(tǒng)的設(shè)定值為低塔液位，因?yàn)榈退何坏牟▌?dòng)對整個(gè)精餾過程和產(chǎn)品質(zhì)量的影響很大，所以低塔釜液位需要恒定控制，它也受進(jìn)料量、進(jìn)料狀態(tài)及低塔釜加熱量波動(dòng)的影響，故加入了這二個(gè)前饋量。 高塔再沸器加熱量控制 高塔再沸器加熱量控制系統(tǒng)的設(shè)定值為高沸塔塔釜液位，此控制系統(tǒng)是通過控制加熱量，從而控制塔釜中的蒸氣量達(dá)到控制塔釜液位的目的，但高塔釜液位受塔釜溫度（提餾段溫差）、塔頂溫度（精餾段溫差）、塔頂冷劑量和從低塔到高塔的過料量的影響也很大，因此也加入了這幾個(gè)前饋?zhàn)鳛閿_動(dòng)補(bǔ)償，從而提高整個(gè)控制的穩(wěn)定性。 VCM精餾高沸塔、低沸塔采用浙大中控先進(jìn)控制的控制效果和常規(guī)控制效果對比如下圖： 3.3 PVC聚合 1. 小釜控制 PVC聚合釜溫度的控制在反應(yīng)過程中基本上采用了釜內(nèi)溫度與夾套溫度的串級調(diào)節(jié)方案，以聚合釜內(nèi)溫度為主調(diào)參數(shù)，夾套溫度為副調(diào)參數(shù)。采用夾套溫度副回路，可以使冷卻水閥前壓力和溫度等擾動(dòng)都能很快地克服，即溫度副回路起迅速的粗調(diào)作用，溫度主回路起進(jìn)一步的細(xì)調(diào)作用，同時(shí)用戶考慮冷卻水溫度較高，控制效果不理想，參照70M3的溫控原理，采用內(nèi)冷單獨(dú)控制方式。 特色控制策略： 加熱—實(shí)行位式控制，目的為了縮短升溫時(shí)間。 過渡—設(shè)置切換溫度點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合工藝專家的控制經(jīng)驗(yàn)，做到動(dòng)態(tài)切換，避免超調(diào)。當(dāng)PVC聚合釜內(nèi)溫度達(dá)到切換溫度點(diǎn)時(shí)，進(jìn)入過渡過程的經(jīng)驗(yàn)PID控制，使PVC聚合釜溫度平穩(wěn)過渡到設(shè)定溫度。 保溫—當(dāng)聚合釜溫度平穩(wěn)過渡到設(shè)定溫度后，進(jìn)入正常聚合反應(yīng)的常規(guī)串級控制方式，保持PVC聚合釜內(nèi)溫度恒定，考慮到該廠采用二種冷卻水方式（外冷采用工業(yè)水循環(huán)水，內(nèi)冷采用+5度冷凍水），我們考慮外冷采用分程控制，內(nèi)冷采用主環(huán)輸出直接控制，以減小內(nèi)冷冷凍水動(dòng)作幅度大產(chǎn)生較大的干擾。 2. 懸浮法70m3PVC聚合控制 關(guān)鍵控制： 等溫水入料控制 在古德里奇技術(shù)中，脫鹽水采用熱水進(jìn)料。當(dāng)脫鹽水、VCM單體、分散劑、其它助劑加料完成后，聚合釜溫度約高于聚合反應(yīng)溫度，加入引發(fā)劑后即可直接進(jìn)入聚合反應(yīng)過程，省去了升溫環(huán)節(jié)，不但縮短了單釜操作時(shí)間，提高單釜產(chǎn)能，而且提高了產(chǎn)品質(zhì)量。 聚合反應(yīng)過程控制 在聚合階段，控制程序要完成釜溫控制、 溫度分布檢測、壓力檢測、測點(diǎn)檢測、粗料預(yù)估、注水控制、反應(yīng)終止判定和滿釜檢測等。 釜溫控制 該控制采用聚合釜釜溫和盤管冷卻水溫的串級控制，通過調(diào)節(jié)盤管和內(nèi)冷管進(jìn)水量來穩(wěn)定釜溫。 四、典型業(yè)績 中控近年來承擔(dān)了國內(nèi)30家PVC企業(yè)的新建或擴(kuò)建技術(shù)改造工程的50多個(gè)自控項(xiàng)目，從乙炔制備、氯乙烯合成精餾，到聚合、干燥，整個(gè)生產(chǎn)線全面由DCS控制自動(dòng)優(yōu)化運(yùn)行。 在VCM精餾部分的高沸塔、低沸塔工藝控制中，使用中控APC先進(jìn)控制軟件，使精餾效果達(dá)到高效和高質(zhì)量安全運(yùn)行。 中控DCS已經(jīng)應(yīng)用于各種規(guī)格的PVC聚合釜控制，例如30 m3、48 m3和70 m3。應(yīng)用的聚合工藝類型有本體法和懸浮法。 下面是我們在PVC行業(yè)部分典型項(xiàng)目: