一种橡胶聚合釜温度控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种橡胶聚合釜温度控制系统及其控制方法，所述橡胶聚合釜温度控制方法用于所述的橡胶聚合釜温度控制系统，包括步骤：S1、加入单体并进行预降温；S2、添加引发剂和助剂；S3、等待物料活化；S4、物料活化；S5、物料反应；S6、加入终止剂；S7、加入抗氧剂。本发明专利技术中，通过橡胶聚合釜搅拌变频进行精确控温，比常规控温方式更精确；本发明专利技术提出了一种通过程序自动判断物料是否真活化的方法，比常规判断方法大大提高了准确度；本发明专利技术提供了多个执行机构的协同控制方法，通过多个执行机构协同控制，使得物料反应的放热速率达到最大化，有利于物料单体的聚合，缩短了反应时间，提高了单位时间产量。位时间产量。位时间产量。

【技术实现步骤摘要】
一种橡胶聚合釜温度控制系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及温度控制
，具体涉及一种橡胶聚合釜温度控制系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]现有针对聚合釜控温的方法基本是调节循环水、冷冻盐水、导热油或其他换热介质的流量来进行控温。控制换热介质的流量是进行精确控温的主要手段，而搅拌电机频率一般保持不变或者阶梯式变化。
[0003]现有一些针对精细化工行业反应釜的温度控制方案，可实现快速升温、定速率升温、恒温、降温的控制目标。控制算法是变PID控制、串级控制或分程控制，执行机构一般是调节换热介质流量的阀门。
[0004]现有技术的缺点：
[0005](1)没有考虑搅拌电机频率的影响。
[0006](2)没有判断物料是否活化的方法。
[0007](3)现有技术的目标是通过控制聚合反应放热的移除来控制物料温度，不涉及聚合反应放热速率的控制。

技术实现思路

[0008]本专利技术为了克服以上技术的不足，提供了一种橡胶聚合釜温度控制系统及其控制方法。
[0009]本专利技术针对的是某一类橡胶产品，该产品聚合过程中，换热介质流量大小对于釜温不是唯一的主要影响因素，搅拌电机频率也是重要影响因素，即本专利技术最终的精确控温方式是通过调节搅拌电机的频率实现。
[0010]术语解释：
[0011]1、PID：比例、积分、微分控制，是自动化控制中最为常用的一种闭环控制算法。
[0012]2、串级控制：两个PID控制器串联起来工作，其中一个控制器的输出作为另一个控制器的给定值的系统。
[0013]3、DCS：Distributed Control System，是分布式控制系统的英文缩写。
[0014]专利技术概述：
[0015]聚合釜内先放入单体，然后加入一定量的引发剂和助剂，通入换热介质使釜温降低到反应温度附近等待物料活化。物料活化后控制多个执行机构进行控温，同时要保证反应放热速率达到最大化。在反应中后期，若反应速率降低或温度过低，需补加引发剂。到达反应时间后采样化验物料密度，密度达标后加入终止剂结束反应。
[0016]本专利技术克服其技术问题所采用的技术方案是：
[0017]本专利技术公开了一种橡胶聚合釜温度控制系统，至少包括釜体、搅拌装置、内冷盘管、换热介质加压泵和DCS控制系统，釜体的外壁上包裹有夹套，内冷盘管设置于釜体内，换
热介质加压泵的进液端上设有换热介质开关阀，换热介质加压泵包括两个出液端，其中一个出液端连接至夹套内、另一个出液端连接至内冷盘管，内冷盘管的进液端设有内冷盘管进口调节阀，夹套的出液端设有夹套出口调节阀，所述搅拌装置、换热介质加压泵、换热介质开关阀、内冷盘管进口调节阀和夹套出口调节阀的控制线路连接至DCS控制系统。
[0018]进一步地，所述搅拌装置至少包括搅拌电机和搅拌器，搅拌器设置于釜体内且与搅拌电机的输出端连接。
[0019]本专利技术还公开了一种橡胶聚合釜温度控制方法，用于所述的橡胶聚合釜温度控制系统，包括步骤：
[0020]S1、加入单体并进行预降温：往釜体内加入单体，将搅拌频率置为F1，其中，F1＞0Hz，并判断釜体内的初始温度是否超过预设的T1，若超过T1，则进行预降温，否则，则直接进入下一步；在此阶段，夹套出口调节阀处于一直开启的状态；
[0021]S2、添加引发剂和助剂：往釜体内加入引发剂和助剂，然后执行下一步，该过程中搅拌频率继续置为F1；
[0022]S3、等待物料活化：将搅拌频率置为0Hz，并判断物料是否开始活化，若是，则执行下一步，否则，则继续等待，直至物料开始活化，然后进入下一步；
[0023]S4、物料活化：物料活化过程中，通过协同控制方法控制搅拌频率、换热介质加压泵、换热介质开关阀和内冷盘管进口调节阀的开关或启停，使物料充分活化，物料活化后在搅拌和换热介质作用下温度会持续下降，当温度低于预设的T2时，进入下一步，其中，T2＜T1；
[0024]S5、物料反应：物料反应过程中，通过协同控制方法控制搅拌频率、换热介质加压泵、换热介质开关阀和内冷盘管进口调节阀的开关或启停使物料放热速率最大化，当到达设定的反应时间后，对物料进行采样并化验，若物料密度达标，则结束反应，否则，继续反应直至物料密度达标后，再结束反应。
[0025]进一步地，步骤S3中，判断物料是否活化具体包括：
[0026]当温度变化率超过预设的B1，将搅拌频率提高至F1，观察温度变化率的变化情况：
[0027]若温度变化率超过B1之后立刻下降，则被判定为是假活化；
[0028]若温度变化率超过B1且温度变化率超过B1的时间持续至少30秒，则被判定为是真活化。
[0029]进一步地，当物料真活化后且温度变化率大于预设的B2后，控制换热介质开关阀开启，若换热介质开关阀开启至少30秒后而温度没有降低，则进入下一步，其中，B2和B1均为正值且B2＞B1。
[0030]进一步地，步骤S4中，物料活化过程的协同控制控制方法具体包括：
[0031]若温度变化率＜B3且温度加速度＞0.0且没有开启换热介质加压泵，则将搅拌频率置为0Hz；
[0032]若B3＜温度变化率＜B4且温度加速度＞0.0，则将搅拌频率置为F1；
[0033]若B4＜温度变化率＜B5且温度加速度＞0.0，则将搅拌PID回路置为自动，开启换热介质开关阀；
[0034]若0.0＜温度变化率＜B5且温度加速度＞0.0，则将搅拌PID回路置为自动，开启内冷盘管进口调节阀；
[0035]若温度变化率＞B5且温度加速度＞0.0且温度＞T3，或者，温度＞上次开启换热介质开关阀的温度+0.6℃且温度＞T3，则将搅拌PID回路置为自动，开启换热介质加压泵；
[0036]若B7＜温度变化率＜B6且温度加速度＜0.0，则将搅拌PID回路置为自动，关闭换热介质加压泵；
[0037]若B8＜温度变化率＜B7且温度加速度＜0.0，则将搅拌PID回路置为自动，关闭换热介质开关阀；
[0038]若温度变化率＜B8且温度加速度＜0.0，则将搅拌频率置为0Hz；
[0039]若温度＜活化过程的跳转温度+0.8℃且温度加速度＜J1，则关闭换热介质开关阀和换热介质加压泵；
[0040]当温度低于预设的T2时，T2＜T1，进入下一步；
[0041]其中，T3＜T2；B3、B4、B5均为正数且B3＜B4＜B5；B6、B7、B8均为负数且B6＞B7＞B8；J1为负数。
[0042]进一步地，步骤S5中，物料反应过程中的协同控制方法具体包括：
[0043]若温度变化率＜B9且温度加速度＞0.0且换热介质加压泵处于关闭状态，则将搅拌频率置为0Hz；
[0044]若B9温度变化率＜B10且温度加速度＞0.0且换热介质加压泵处于关闭状态，则将搅拌频率置为F1；
[0045]在60分钟内，若B10＜温度变化率＜B11且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种橡胶聚合釜温度控制系统，其特征在于，至少包括釜体(1)、搅拌装置(2)、内冷盘管(3)、换热介质加压泵(4)和DCS控制系统，釜体(1)的外壁上包裹有夹套(5)，内冷盘管(3)设置于釜体(1)内，换热介质加压泵(4)的进液端上设有换热介质开关阀(6)，换热介质加压泵(4)包括两个出液端，其中一个出液端连接至夹套(5)内、另一个出液端连接至内冷盘管(3)，内冷盘管(3)的进液端设有内冷盘管进口调节阀(7)，夹套(5)的出液端设有夹套出口调节阀(8)，所述搅拌装置(2)、换热介质加压泵(4)、换热介质开关阀(6)、内冷盘管进口调节阀(7)和夹套出口调节阀(8)的控制线路连接至DCS控制系统。2.根据权利要求1所述的橡胶聚合釜温度控制系统，其特征在于，所述搅拌装置(2)至少包括搅拌电机和搅拌器，搅拌器设置于釜体(1)内且与搅拌电机的输出端连接。3.一种橡胶聚合釜温度控制方法，其特征在于，用于权利要求1或2所述的橡胶聚合釜温度控制系统，包括步骤：S1、加入单体并进行预降温：往釜体(1)内加入单体，将搅拌频率置为F1，其中，F1＞0Hz，并判断釜体内的初始温度是否超过预设的T1，若超过T1，则进行预降温，否则，则直接进入下一步；在此阶段，夹套出口调节阀(8)处于一直开启的状态；S2、添加引发剂和助剂：往釜体(1)内加入引发剂和助剂，然后执行下一步，该过程中搅拌频率继续置为F1；S3、等待物料活化：将搅拌频率置为0Hz，并判断物料是否开始活化，若是，则执行下一步，否则，则继续等待，直至物料开始活化，然后进入下一步；S4、物料活化：物料活化过程中，通过协同控制方法控制搅拌频率、换热介质加压泵(4)、换热介质开关阀(6)和内冷盘管进口调节阀(7)的开关或启停，使物料充分活化，物料活化后在搅拌和换热介质作用下温度会持续下降，当温度低于预设的T2时，进入下一步，其中，T2＜T1；S5、物料反应：物料反应过程中，通过协同控制方法控制搅拌频率、换热介质加压泵(4)、换热介质开关阀(6)和内冷盘管进口调节阀(7)的开关或启停使物料放热速率最大化，当到达设定的反应时间后，对物料进行采样并化验，若物料密度达标，则结束反应，否则，继续反应直至物料密度达标后，再结束反应。4.根据权利要求3所述的橡胶聚合釜温度控制方法，其特征在于，步骤S3中，判断物料是否活化具体包括：当温度变化率超过预设的B1，将搅拌频率提高至F1，观察温度变化率的变化情况：若温度变化率超过B1之后立刻下降，则被判定为是假活化；若温度变化率超过B1且温度变化率超过B1的时间持续至少30秒，则被判定为是真活化。5.根据权利要求4所述的橡胶聚合釜温度控制方法，其特征在于，当物料真活化后且温度变化率大于预设的B2后，控制换热介质开关阀(6)开启，若换热介质开关阀(6)开启至少30秒后而温度没有降低，则进入下一步，其中，B2和B1均为正值且B2＞B1。6.根据权利要求3所述的橡胶聚合釜温度控制方法，其特征在于，步骤S4中，物料活化过程的协同控制控制方法具体包括：若温度变化率＜B3且温度加速度＞0.0且没有开启换热介质加压泵(4)，则将搅拌频率置为0Hz；
若B3＜温度变化率＜B4且温度加速度＞0.0，则将搅拌频率置为F1；若B4＜温度变化率＜B5且温度加速度＞0.0，则将搅拌PID回路置为自动，开启换热介质开关阀(6)；若0.0＜温度变化率＜B5且温度加速度＞0.0，则将搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩斌，杨建波，陈玉宣，刘双刚，马越峰，
申请(专利权)人：浙江中控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：