聚酯生产工艺过程控制和调节.docx

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1、聚酯生产工艺过程的控制和调节一、温度的控制1 .防化过程的温度是酯化反应的重要工艺条件之一，第一酯化釜是聚酯生 产中的第一个反应釜，其温度控制达到260左右。但它的进料则是常温的PTA 一EG浆料，温度梯度大，所需热量多，酯化反应激烈。所以，导致温度不稳定 的因素较多，容易受干扰后发生波动，反应温度很难控制。仪化聚酯装置几个主要反应器的温度控制条件如下表所示，工艺参数10R0110R0210R0310R04物料温度进口20202208274()釜温262263274276所需热量(KJ)1.1257X1078.84 X1052.00 X1051.70X105酯化率进口091.4696.598.

2、4(%)出口91.4696.598.499.45即第一酯化釜的温差比其三个釜要大25130倍，所需的热量比其余三个釜所需 热量总和还要大10倍，酯化率增量是其余三个反应器的1890倍。因此，第一 酯化釜的温度控制要求高，难度大，只要控制好第一酯化釜的温度，后面几个反 应釜温度就容易控制。所以，第一酯化釜温度采用串级回路控制，而其它反应釜 温度都采用单回路控制。(1)单回路控制所谓单回路控制系统是指由一个测量元件，一个变送器，一个调节器，一个 调节阀和一个调节对象构成的简单闭环调节系统，所以也称简单调节系统。例如, 第二酯化釜的温度控制过程实际上是由二个简单调节系统所组成，即通过二次热 媒温度测

3、量信号，由调节器去动作一次热媒进料调节阀，从而控制了由一次热媒 进入二次热媒的热媒流量，稳定了二次热媒的温度；而第二酯化釜的釜温测量后 由温度变送器转化成标准信号，通过调节阀去动作10R02热媒加热阀的出口阀， 从而控制了热媒在釜内列管或夹套中的流量，达到控制温度的目的。由于二次循环热媒温度的控制，使一次热媒的一些干扰因素得到排除，减少 了 10R02釜温控制的一些干扰因素，提高了调节精度。釜温单回路控制过程的 方块图如下。这里的调节对象为热媒管道和10R02釜，被调参数为釜温。由温 度计测量到温度t送到温度变送器转化成输出信号（测量值Z）进入比较机构, 与设定值信号X进行比较，得到偏差信号e

4、送往调节器，而调节器则根据偏差信 号e的大小发出调节信号至调节阀，使调节阀动作来克服干扰的影响，从而改变 V釜温这一被调节数。同时重新调节后的釜温又将被温度计测量到，进一步通过上 述过程又进行一新的调节，使10R02釜温控制在设定值附近运行。温度变送器（2）串级调节温度控制在10R01中，由于温差大、需热量多，物料粘度流动性差、导热系数小， 反应温度要求控制严格（2622）,采用单回路调节不可能达到生产的要求。因 此，10R01采用串级调节温度控制。所谓串级调节系统是用两个调节器串级工作，主调节器的输出作为副调节器 的给定位，由副调节器操纵阀门动作的自动控制系统。其串级调节系统方块图如 下：比

5、较机构比较机构I二次热媒I V由于一次热媒系统所引起的热媒温度变化的干2首先影响到二次热媒的温 度t2,然后经过加热管线或加热管套、列管等影响到釜内物料温度”。而二次热 媒的热量惯性较小，干扰f2的变化很快在t2上反映出来，所以，设计一个以t2 为被调参数来调节一次热媒进入二次热媒流量的调节系统，及时克服干扰包，并 减少f2对釜温tl的影响。但是，由于聚酯生产过程中加入反应釜物料量及其温 度的变化（干扰f2）,需要经过一定的时间才能反映到二次热媒温度t2上，尤其 是当一次热媒温度偏低时，干扰f2立即导致调节阀动作，增加一次热媒的进料 阀开度。这时另一个干扰口也在起作用，并导致釜温偏高时，酯化反

6、应釜内的 温度就很难被降下来。因为从物料经器壁传热到二次热媒，再由二次热媒循环传 热到测温点需要一定的时间。同样，由控制系统动作调节阀，到热量传入釜内也 需要一定的时间。最终导致持续的高温，影响反应及其产品质量。为此，把釜温 调节器的输出作为二次热媒温度调节器的给定值，与二次热媒温度T2比较后的 偏差，作为二次热媒温度调节器的输入，即将两个调节系统串联起来，就可以达 到超前快速控制温度的目的。当一次热媒温度波动时一，二次热媒温度也跟着波动, 这一波动尚未在反应器中表现出来，就可能被二次热媒测温点测量到，并马上通 过副环调节一次热媒的进入量，消除二次热媒温度的波动，另一方面，反应釜温 度控制的主

7、环中，出现温度波动时，也可以直接控制一次热媒的供应量，从而达 到控制反应器温度的目的。2 .缩聚过程的温度控制由于缩聚过程是微放热反应，所以反应所需的热量较少，大部分需要只是用 来保温。因此缩聚温度的控制比较容易，可采用一般的简单调节回路。例如，仪 化聚酯中，预缩聚的两个反应釜合同一个二次热媒温控系统，各自的反应釜段分 别构成本系统的温度调节回路。对于最终缩聚，则只考虑一个二次热媒的温度调 节回路，就可以满足生产的要求。二、压力的控制1 .酯化反应釜的压力控制酯化反应为常压或正压操作过程，其压力的控制主要依靠气相的泄压或蔽压 来完成。为了防止超压运行，往往在系统中还必须考虑设定高于报警或超高压

8、报 警，以提醒操作人员的注意。有时，为了保护设备，还设置一些其他联锁机构或 者防爆膜泄压。仪化聚酯装置的10R01压力设定为0. 18mMPa压，而10R02位0. 02MPa 表压，这一压差阶梯的形成，不但有利于较平稳的过渡到负压缩聚反应，而且也 有利于物料的输送。但是，这也给压力控制带来若干不利因素。由于两个酯化釜 的气相经调节阀保证各自釜中的压力后，都汇集到同一管线关10C01塔。当 10R01压力偏高时，气相调节阀的开度将加大，释放出大量较高压力的EG 水蒸汽，使气相管道压力增加，而10R02所控制的压力较低，在气相压力调节 阀后管道压力超过0. 02MPa时，釜内压力调节就非常困难。

9、这时，即时调节阀 全部打开，10R02釜内压力仍会居高不下，最后由可能导致超压运行，所以，在 实际压力控制中，10R01压力调节不能大起大落，而且工艺塔系统也应尽量避免 蔽压运行。2 .缩聚反应为负压操作过程，其压力控制主要依靠液环真空泵的小吸气量 来完成。为了保证预聚反应的真空度，一般采用串级压力调节控制。对于最终缩聚反应2真空度对反应过程影响较大，所以在控制手段上要比预 缩聚真空度控制要严格得多。首先采用一简单控制回路保证第三级喷淋冷凝器的 真空度，然后再用一简单控制回路稳定10R05气相出口管道上的真空度，最后 用一个串级控制系统，以反应釜最终出料粘度为主调节参数，而以反应器气相出 口压

10、力为副调节系数，来达到既保证产品粘度又控制10R05真空度的目的。三、液位的控制1 .液位测量元件液位的控制比较简单，只要根据反应器液位的变化起控制进料或出料流量 （调节阀开度或泵的转速）即可。但是，关键的问题是测量液位的液位计要可靠。 液位测量元件较多，在聚酯生产中常见的有玻璃液位计，浮力式液位计，静压式 液位计和放射源液位计等。静压式液位计是利用液位高度与液位静压式成正比的原理来测量液位的。对 于常压系统，由于液体表面所承受的大气压几乎是恒定不变的，测量元件（如膜 片等）上反应出来的压力经换算后可准确的表示出液位的高低。但对非常压系统 而言，则要求客器内的压力恒定不变，才能较准确的测出真实

11、的液位。鼓泡式液 位计也属于静压式液位计。浮力式液位计又分浮筒式和浮球式两种，仪化聚酯装置中使用在ROl, R02, R03, R04上的就悬浮筒式液位计。浮力式液位计是将浮筒（或称浮子）放入被 测液中，通过浮子上的链条与扭力管相连，根据液位高低的变化，浮筒受到的浮 力也不一样,扭力管就输出不同的信号，经换算后就可以显示出釜内液位的高低。对于浮筒液位计来说，当反应釜内液位翻腾很厉害时，液位测量的精度就会 明显下降；当物料粘度较高时，也容易使浮子粘结在器壁或导向环上，造成假液 位显示；当液位测量采用气动信号传递（称气浮筒液位计）时，由于转换机构的 气源密封大多使用橡胶垫圈，长期处于反应釜周围较高

12、温度的环境中，垫圈老化 漏气也会使显示的液位与实际液位与实际液位产生较大偏差。所以有许多厂家在 粘度较低的场合选用静压式液位计，而粘度较高的场合则选用放射源液位计。2 .液位控制的方法顺向控制顺向控制也称前置控制，当反应釜液位变化时，相当地调节其出料来保存液 位的恒定。逆向控制逆向控制又称反馈控制，当反应釜液位变化时，相应的调节其进料量来保持 液位的恒定。液位的顺向控制与逆向控制方法相比，后者的控制质量在理论上较前者要高, 但对停留时间较长的聚酯生产，逆向控制存在控制滞后的弱点，所以对第一酯化 釜液位的控制比较困难。顺向控制由可以充分保证反应釜所需的停留时间。但在 稳定了第一酯化釜液位的同时，却把所有的干扰因素都集中到了最终缩聚釜，这 给最终产品质量的控制增加了难度，在装置的开停车过程中，采用顺向控制方案 有利于各工艺参数的调节和稳定，而逆向控制将无法进行这种操作。随着计算机 控制技术的应用，顺向控制和逆向控制可以做到无干扰动切换，使工艺过程中可 以方便选用控制方式。