DCS控制系统在氯乙烯精馏中的成功应用

    氯乙烯单体是生产聚氯乙烯不可缺少的原料,目前,大部分企业是利用电石法来制备氯乙烯单体。在制备氯乙烯单体过程中,氯乙烯精馏是至关重要的过程,它的传热、传质过程是非常复杂的,精馏塔的负荷经常由于生产的要求而改变,造成精馏系统压力波动极大,操作难度较大,单体的纯度容易超标,严重影响大批树脂的质量。针对以上的问题,同时为了配合氯乙烯扩产技改项目的实施,我公司采用了浙大中控JX-300XDCS控制系统和相应的控制方案,并于2003年5月投入运行,取得了很好的效果。

    1工艺流程

    粗氯乙烯经压缩机先进入全凝器,借用工业水进行冷却,使粗氯乙烯冷凝液化。液体氯乙烯借位差进入水分离器,再借密度连续分层,进入低沸塔。全凝器中未冷凝气体进入尾气冷凝器,作为回流液返回低沸塔顶部。低沸塔底部的加热釜借转化器循环热水进行加热,以将沿塔板下流的液相中低沸物蒸出。气相沿塔板向上流动与塔板上液相进行热量和质量的交换,最后经塔顶冷凝器以-10℃冷冻盐水将其冷却作为塔顶回流液,不冷凝气体亦由塔顶经全凝器通入尾气处理,低沸塔底除去低沸物的氯乙烯借助位差经过中间槽进入高沸塔,经过高沸塔的加热,把沸点低的氯乙烯组分蒸馏出来,经成品冷凝器进行冷凝进入单体贮槽中,高沸物由塔底的两位阀排出。

    2 系统构成和控制方案实施

    2.1系统构成

    氯乙烯精馏DCS控制系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件配置中,根据实际情况,配置了2个操作站,1个控制站。操作站选用了研华P4工控机,通过Scne过程控制网和控制站进行通讯。控制站内由电源、主控卡、数据转发卡以及输入输出卡等硬件构成。此外还配置了打印机1台、UPS不间断电源1个。

    软件配置中,JX-300X系统包括监控软件和组态软件两部分,其组态软件包括基本组态软件（SCKey）、流程图制作软件（SCDraw）、报表制作软件（SCForm）、编程语言（SCLang）等。在组态软件上很容易实现各种画面的编辑和复杂控制的构造。监控软件主要用于操作人员进行操作和历史查询等。

    2.2控制方案的实施

    氯乙烯精馏过程的特点是各物理量存在着很大的关联性,而且进入精馏系统的粗氯乙烯组分、流量、温度等的变化对塔的控制影响也很大。针对这种情况,通过建立多变量解耦控制系统,把相关的变量作为前馈信号引入,来消除扰动、关联和滞后。根据上面情况,精馏塔控制可分为低沸塔、高沸塔的控制两部分。低沸塔控制由尾排压力控制（PIRC-103）、过料控制（LIRC101）、低沸釜加热温度控制（TIRC102）和低沸塔回流控制（TIRC101）四个回路和低塔温差、压力等检测点组成。高沸塔控制检测由高沸塔液位控制（LIRC201）、高沸塔回流控制（TIRC201）、成品压力控制（PIRC201）三个回路与高塔精馏段和提馏段温差、压力等检测点组成。对于PIRC-103、TIRC102、TIRC101、TIRC201、PIRC201都是由单回路组成。

    现具体分析低沸塔的过料控制（LIRC101）和高沸塔的液位控制（LIRC201）,这也是氯乙烯精馏控制最关键的部分。

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