一种丙烯腈-苯乙烯共聚反应的进料先进控制方法技术

本发明专利技术公开了一种丙烯腈

【技术实现步骤摘要】
一种丙烯腈
‑
苯乙烯共聚反应的进料先进控制方法


[0001]本专利技术涉及一种丙烯腈
‑
苯乙烯共聚反应的进料先进控制方法，属于先进过程控制


技术介绍

[0002]目前，ABS树脂工业生产的主流方法为乳液接枝+本体SAN掺混法。该方法的技术优点在于，可通过调整掺混比例、添加剂种类和数量生产不同品种牌号的ABS树脂，技术先进可靠，产品应用范围宽，性能好，污染相对较小。该装置先以丁二烯为原料，采用乳液聚合法制备聚丁二烯胶乳(PBL)；再用PBL、苯乙烯和丙烯腈为原料以乳液接枝共聚法制备ABS胶粉；再以本体法制备SAN，然后采用掺混法将ABS胶粉、SAN树脂和添加剂熔融挤压造粒制成ABS树脂产品。
[0003]作为ABS树脂的连续相，SAN树脂对ABS产品性能起着主要作用。SAN聚合为连续生产工艺，以苯乙烯
‑
丙烯腈为原料，在1～2个配有连续搅拌的反应器内进行共聚反应。SAN和剩余单体及溶剂的混合物泵送至后续真空脱挥系统。溶剂与未反应的烯烃单体(以下统称为“循环溶剂”)经冷凝后再进入反应系统回用；而熔融聚合物再经造粒、脱水干燥后，作为后续掺混单元的原料。
[0004]对于SAN单元聚合反应器的进料(以下简称“混合单体”)，工艺操作要求满足以下条件，(1)单位时间内混合单体中苯乙烯(SM)与丙烯腈(AN)质量之和(即有效进料量y1，T/h)尽可能不变，以确保生产线的产能；(2)有效进料量中丙烯腈AN的相对比例(用相对质量分数y2来表示)取决于产品牌号。为此，选择的被控变量(以下称为“进料操作指标”)分别为：有效进料量y1、有效进料中组分AN的质量分数y2。
[0005]结合工艺过程分析，实际可操作变量分别为SM新鲜进料流量F1、AN新鲜进料流量F2以及循环溶剂流量F3。然而，循环溶剂主要由未反应的烯烃单体与溶剂(甲苯)组成，其流量在实际生产中主要由物料平衡关系决定。循环溶剂中包含的SM、AN含量取决于SAN共聚反应的转化率；而甲苯量主要取决于初始加入量、运行过程中的损失量与补充量。因此，循环溶剂流量通常由操作人员根据物料平衡关系设定。因此，可直接用于调节进料操作指标的操作变量分别为SM新鲜进料流量F1、AN新鲜进料流量F2。
[0006]假设SM新鲜进料、AN新鲜进料与循环溶剂均采用质量流量计，而且新鲜进料纯度接近100％。对于上述两输入两输出被控过程，主要干扰来源于循环溶剂中SM、AN含量的变化。然而，循环溶剂中未反应单体的含量与聚合反应温度、引发剂活性、反应停留时间等众多因素有关。因此，为实现上述进料操作指标的精确控制，需要解决下列关键技术问题：
[0007](1)循环溶剂组成的实时在线检测。上述操作指标的主要干扰来源于循环溶剂组成的波动，为提高先进过程控制系统的控制性能，需要实现对循环溶剂组成的快速在线检测。
[0008](2)基于循环溶剂组成的前馈控制策略。目前工艺已设置了3个单回路流量控制器，用于稳定SM新鲜进料、AN新鲜进料与循环溶剂的流量。然而，当循环溶剂组成发生变化
时，需要及时调整2个新鲜进料的流量，以确保有效进料量y1与组分AN比例y2基本不变。
[0009](3)进料操作指标的实时在线检测与反馈控制。上述前馈控制策略的应用能显著地减少循环溶剂组成变化对被控变量的影响。为克服其它干扰因素对被控变量的影响，还需要实现对混合单体组成的快速、准确在线检测，并由此组成前馈反馈控制系统。

技术实现思路

[0010]本专利技术所要解决的技术问题在于：提供一种丙烯腈
‑
苯乙烯共聚反应的进料先进控制方法，相对于传统的控制策略具有更好、更准确的控制效果。
[0011]本专利技术所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：一种丙烯腈
‑
苯乙烯共聚反应的进料先进控制方法，控制方法包括
[0012]S1:流量控制回路，用于实现SM新鲜进料、AN新鲜进料和循环溶剂质量流量的在线检测与自动控制，各反应进料流量控制回路的设定值分别为F
1sp
、F
2sp
、F
3sp
，对应的流量检测值分别为F
1m
、F
2m
、F
3m
，相应的总进料量为F
t
＝F
1m
+F
2m
+F
3m
；
[0013]S2:在线检测模块AT11、AT12，用于实时检测混合单体中关键组分SM、AN的质量分数z1、z2以及循环溶剂中关键组分SM、AN的质量分数r1、r2；
[0014]S3:进料操作指标计算模块，进料操作指标设定值的初始值为y
1sp
、y
2sp
，基于混合单体中关键组分SM、AN的质量分数z1、z2与S1中SM新鲜进料、AN新鲜进料和循环溶剂流量的检测值F
1m
、F
2m
和F
3m
，计算得到当前工况下的进料操作指标y
1m
、y
2m
；
[0015]S4:操作指标前馈预测模块，基于SM新鲜进料和AN新鲜进料和循环溶剂的流量检测值F
1m
、F
2m
和F
3m
以及循环溶剂中关键组分SM和AN的质量分数r1、r2，计算当前工况下操作指标的前馈预测值y
1p
、y
2p
；
[0016]S5:操作指标前馈控制模块，基于操作指标前馈预测模块，结合循环溶剂流量的检测值F
3m
和循环溶剂中关键组分SM、AN的质量分数r1、r2，由操作指标的前馈设定值v1、v2，计算得到SM新鲜进料和AN新鲜进料流量控制回路的设定值F
1sp
、F
2sp
；
[0017]S6:操作指标反馈控制模块，基于进料操作指标计算模块中计算的当前工况下的进料操作指标y
1m
、y
2m
、进料操作指标设定值的初始值y
1sp
、y
2sp
以及计算的当前工况下操作指标的前馈预测值y
1p
、y
2p
，对前馈控制模块中由操作指标的前馈设定值v1、v2进行反馈校正。
[0018]通过采用上述技术方案，能够实现进料操作指标的无偏差控制。
[0019]本专利技术进一步设置为：在线检测模块内包括在线检测仪，在线检测仪为在线拉曼光谱分析仪，拉曼光谱分析仪由激光器、拉曼探头、光纤光谱仪、拉曼光缆和拉曼光谱分析软件组成，拉曼光谱分析软件由拉曼光谱检测与预处理、关键组分拉曼特征峰高计算和关键组分含量定量分析模型组成，拉曼光谱分析仪的检测点至少包括反应进料混合单体和循环溶剂，拉曼光谱分析仪的检测参数至少包括SM和AN质量分数。
[0020]通过采用上述技术方案，基于拉曼光谱分析仪可实时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丙烯腈
‑
苯乙烯共聚反应的进料先进控制方法，其特征在于：所述控制方法包括S1:流量控制回路，用于实现SM新鲜进料、AN新鲜进料和循环溶剂质量流量的在线检测与自动控制，各反应进料流量控制回路的设定值分别为F
1sp
、F
2sp
、F
3sp
，对应的流量检测值分别为F
1m
、F
2m
、F
3m
，相应的总进料量为F
t
＝F
1m
+F
2m
+F
3m
；S2:在线检测模块AT11、AT12，用于实时检测混合单体中关键组分SM、AN的质量分数z1、z2以及循环溶剂中关键组分SM、AN的质量分数r1、r2；S3:进料操作指标计算模块，进料操作指标设定值的初始值为y
1sp
、y
2sp
，基于混合单体中关键组分SM、AN的质量分数z1、z2与S1中SM新鲜进料、AN新鲜进料和循环溶剂流量的检测值F
1m
、F
2m
和F
3m
，计算得到当前工况下的进料操作指标y
1m
、y
2m
；S4:操作指标前馈预测模块，基于SM新鲜进料和AN新鲜进料和循环溶剂的流量检测值F
1m
、F
2m
和F
3m
以及循环溶剂中关键组分SM和AN的质量分数r1、r2，计算当前工况下操作指标的前馈预测值y
1p
、y
2p
；S5:操作指标前馈控制模块，基于操作指标前馈预测模块，结合循环溶剂流量的检测值F
3m
和循环溶剂中关键组分SM、AN的质量分数r1、r2，由操作指标的前馈设定值v1、v2，计算得到SM新鲜进料和AN新鲜进料流量控制回路的设定值F
1sp
、F
2sp
；S6:操作指标反馈控制模块，基于进料操作指标计算模块中计算的当前工况下的进料操作指标y
1m
、y
2m
、进料操作指标设定值的初始值y
1sp
、y
2sp
以及计算的当前工况下操作指标的前馈预测值y
1p
、y
2p
，对前馈控制模块中由操作指标的前馈设定值v1、v2进行反馈校正。2.根据权利要求1所述的一种丙烯腈
‑
苯乙烯共聚反应的进料先进控制方法，其特征在于：在线检测模块内包括在线检测仪，在线检测仪为在线拉曼光谱分析仪，拉曼光谱分析仪由激光器、拉曼探头、光纤光谱仪、拉曼光缆和拉曼光谱分析软件组成，拉曼光谱分析软件由拉曼光谱检测与预处理、关键组分拉曼特征峰高计算和关键组分含量定量分析模型组成，拉曼光谱分析仪的检测点至少包括反应进料混合单体和循环溶剂，拉曼光谱分析仪的检测参数至少包括SM和AN质量分数。3.根据权利要求1所述的一种丙烯腈
‑
苯乙烯共聚反应的进料先进控制方法，其特征在于：进料操作指标计算模块具体采用的计算方法包括反应进料，反应进料包括SM新鲜进料、AN新鲜进料和循环溶剂，当前SM新鲜进料、AN新鲜进料和循环溶剂的流量分别为F
1m
、F
2m
、F
3m
(T/hr)，则总进料量为F
t
＝F
1m
+F
2m
+F
3m
；混合单体中关键组分SM、AN的质量分数为z1、z2，进料操作指标的当前计算值分别为y
1m
＝(z1+z2)F
t
，4.根据权利要求1所述的一种丙烯腈
‑
苯乙烯共聚反应的进料先进控制方法，其特征在于：操作指标前馈预测模块采用的计算方法为循环溶剂中关键组分SM和AN的质量分数为r1、r2，SM和AN新鲜进料的纯度为100％。计算操作指标的前馈预测值y
1p
、y
2p
为y
1p
＝F
1m
+F
2m
+(r1+r2)F
3m
，5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡波波，戴连奎，程志强，
申请(专利权)人：浙江智英石化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：