聚合釜自动涂壁控制方案

闫建宁（唐山三友氯碱有限责任公司，河北唐山063305）



聚合釜自动涂壁控制方案

闫建宁
（唐山三友氯碱有限责任公司，河北唐山063305）

摘要：介绍了聚合釜自动涂壁系统改造的控制方案，主要包括工艺改造方案和DCS控制方案。

关键词：糊树脂；聚合釜；自动控制；涂壁；DCS

唐山三友氯碱有限责任公司糊树脂是公司扩建项目，生产线使用48 m3聚合釜，采用微悬浮法生产，该生产方法的粘釜物清理会延长聚合釜的辅助时间，增加人工劳动强度，降低设备的利用率，此外，粘釜还影响到聚合釜自动控制的实施。因此，采用涂釜剂涂壁的办法来减少粘釜物。

1　现状

该公司聚合釜涂壁系统主要是采用人工方式。在聚合釜加料之前，通过蒸汽把涂釜液雾化，使涂釜液均匀的粘附于聚合釜内壁和内部部件上，在正常情况下把粘壁降到最低程度。现场环境恶劣，需要操作人员频繁地手动开、关相应的阀门，劳动强度较大，容易出现操作失误。而且，人工涂壁喷枪的长度有限，涂壁效果也不理想。为了降低风险和劳动强度，并提高设备利用率，对现有的涂壁系统进行改造，实现聚合釜自动化涂壁，把各种风险降到最低。

2　改造方案

该公司共有糊树脂生产线3条，本次只改造1条线。该线共有4台聚合釜，分别以A、B、C、D来区分。为了实现聚合釜自动涂壁，在现有DCS系统横河CENTUM CS3000的基础上增加部分I/O卡件［1］。同时，对现有的工艺进行改造，增加部分气动调节阀、气动切断阀、流量计、电动喷淋阀、压力和液位变送器等。改造后的工艺流程见图1。图中以聚合釜D（其他聚合釜与D釜并联）为例，只标出改造新增加的自动化设备。后面的叙述均以聚合釜D为例。

2.1涂壁工艺

在聚合釜开始加料前，需将涂釜液均匀涂在聚合釜内壁和内部部件上，使粘壁降到最低。在完成聚合釜的胶料出料、清釜操作之后，即可进行涂壁工作。为了尽量减少釜内存在的残余树脂保证涂壁效果，在涂壁前先用水冲洗。冲洗水经纯水泵加压后，通过电动喷淋阀冲洗聚合釜。在冲洗喷淋工作完毕后，关闭电动喷淋阀、停纯水泵、巡检工现场放水，并确认釜已排净，然后聚合釜即可涂壁。为了保证良好的涂壁效果，涂壁时应注意涂釜液的用量和所用的蒸汽量。在涂壁工作完毕以后，需再次进行水冲洗。涂壁冲洗完成后，应将聚合釜上所有的阀门关闭，只留下釜底阀门开着，以便将釜中的废水排出。当釜中的残液排干净后，关闭釜底阀，即可进行聚合加料。

2.2现场改造

根据原有工艺状况对现场进行改造，增加部分自动化设备［2，3］，见图1。

图1　改造后工艺流程图

（1）冲洗水系统增加自动化设备：冲洗水流量计3FT-21001-3、冲洗水压力变送器3PT-2116、冲洗水压力调节调节阀3PCV-2116、冲洗水泵3P-0205C及出口压力表3PI-2116、冲洗水切断阀3HV-22010-3D等；

（2）涂釜剂系统增加自动化设备：涂釜剂罐液位计3LT-0210A、涂釜剂流量计3FT-21001-4及调节阀3FCV-21001-4、涂釜剂总管切断阀3HV-22010、涂釜剂进釜切断阀3HV-22010-1D、涂釜剂泵3P-0210A及出口压力表3PI-2236等；

（3）涂釜蒸汽系统增加自动化设备：蒸汽流量计3FT-25020及调节阀3FCV-25020、涂釜蒸汽切断阀3HV-22010-2D等；

（4）聚合釜釜顶加装电动喷淋阀门3HV-22010-4D和3HV-22010-5D，用于加入涂釜液、蒸汽、冲洗水等。

以上仪表和电气设备的检测和控制信号全部进DCS，同时利用部分原有仪表，由DCS程序控制来实现自动涂壁。

2.3自动控制方案

在原有工艺和DCS基础上改造，有常规单回路控制和顺序控制。

改造共有3个单回路控制系统：由3PT-2116 和3PCV-2116组成的冲洗水压力控制系统；由3FT-21001-4和3FCV-21001-4组成的涂釜液流量控制系统；由3FT-25020和3FCV-25020组成的蒸汽流量控制系统。在聚合釜的涂壁过程中，需要注意蒸汽的流量和涂釜液的流量，蒸汽流量太小，对涂釜液的雾化效果不好，造成涂壁效果不好；涂釜液流量过小，造成聚合釜内壁涂壁不充分，影响防粘釜效果。

其他自动化设备采用顺序控制，分为空釜检测、涂壁前冲洗、涂壁、涂壁后冲洗4部分，按顺序执行。

（1）空釜检测

a.检测并确认聚合釜温度（原有仪表，以下简称原表）小于设定值，且压力（原表）小于设定值，同时，釜搅拌电流（原表）低于设定值。上述条件满足，则程序继续运行；否则程序停止，给出报警提示，直至条件满足；

b.检测涂釜液液位3LT-0210A不低于设定值，否则报警并提示操作人员处理；

c.检测纯水罐液位（原表）不低于设定值，否则报警并提示操作人员处理；

d.检测蒸汽压力（原表）不低于设定值，否则报警并提示操作人员处理。

（2）涂壁前冲洗

空釜检测通过后，进行涂壁前冲洗操作：

a.DCS打开聚合釜轴封水调节阀（原表）至设定值，打开聚合釜轴封水切断3USV22001-3D（原表）；延时后检测聚合釜机封水流量（原表），流量不低于设定值则程序继续运行；否则，程序暂停，给出报警提示；

b.DCS检测涂壁前冲洗次数不小于1次，则运行涂壁前冲洗程序；

c.涂壁前冲洗程序：打开电动喷淋阀3HV22010-4D和3HV22010-5D，启动冲洗水泵3P-0205C，打开冲洗水切断阀3HV22010-3D；开3PCV-2116至设定值，延时后检测压力并自动调节，压力低于设定值报警提示。冲洗水量3FT-21001-3累积值达到设定值后关闭3HV22010-3D。

在达到要求冲洗次数前DCS不断重复上述冲洗操作，冲洗完成后停3P-0205C，关闭3PCV-2116。

（3）涂壁

确定涂壁前冲洗完成，则进行聚合釜涂壁程序。

a.涂釜液流量计3FT-21001-4累积量清零；

b.DCS检测釜温低于设定值，否则报警提示；

c.聚合釜通冷却水（含上夹套）：冷却水温度调节阀3TCV-22005（原表）开至初始阀位，打开冷却水进釜切断阀3USV-22001-2D（原表）以及冷却水进上夹套切断阀3HV-22001D（原表），将聚合釜冷热回水切换三通阀3TSV-2209（原表）打至冷水侧；

d.通蒸汽：开蒸气总管流量调节阀3FCV-25020到设定开度，打开聚合釜蒸汽切断阀3HV22010-2D，通过电动喷淋阀3HV22010-4D和3HV22010-5D通蒸汽。检测蒸汽流量3FT-25020，若低于设定值，系统报警提示。延时后开始通入涂釜液；

e.通涂釜液：启动3P-0210A，开3FCV-22001-4至设定开度，打开涂釜剂总管切断阀3HV-22010和涂釜剂进釜切断阀3HV-22010-1D。延时后，3FCV-22010-4自动调节；再次延时后，检测涂釜液流量3FT-22001-4，若低于设定值报警提示；

f.涂釜液流量累积量达到设定值，则关闭3HV22010-1D和3HV-22010，停3P-0210A，关闭3FCV-22010-4；

g.进行涂壁后蒸汽延时：延时后，关闭3HV22010-2D，关闭3FCV-25020；

h.停夹套冷水：关闭3USV-22001-2D和3HV-22001D，关闭3TCV-22005。

（4）涂壁后冲洗

a.检查设定冲洗次数≥1次，则运行此程序，按次数执行；

b.涂壁冲洗程序：启动3P-0205C，打开3HV-22010-3D；开3PCV-2116至设定值，延时后检测压力并自动调节，如果压力未达到设定值，给出报警提示。冲洗水量3FT-22001-3累积量达到设定值后关闭3HV22010-3D，关闭3HV-22010-4D和3HV-22010-5D。

c.冲洗完成后停3P-0205C，关3PCV-2116。

d.关闭聚合釜轴封水阀3PCV-22001-3D、3USV-22001-3D。

3　结语

项目改造完成后实现了聚合釜自动化涂壁，不需要生产操作人员过多地干预涂壁过程，降低了误操作的可能性和工人的劳动强度。涂壁效果较好，减少了聚合釜涂壁时间，提高了设备利用率，把各种风险降到了最低。经过一段时间运行，该系统稳定、可靠、自动化程度较高，公司决定对未改造的A线和B线进行聚合釜自动涂壁改造，全部实现自动化涂壁。

参考文献：

［1］陆德民.石油化工自动控制手册.第三版.北京：化学工业出版社，2013.（5）：532-535.

［2］翁维勤，孙洪程.过程控制系统及工程.第二版.北京：化学工业出版社，2002.7：12-18.

［3］王永红.过程检测仪表.北京：化学工业出版社，1999.9：109-110.

Automatic control scheme of coating the inner wall of polymerizer

YAN Jian-ning
（Tangshan Sanyou chlor alkali Co.，Ltd.，Tangshan 063305，China）

Abstract：This paper briefly introduces the automatic control scheme of coating the inner wall of polymerizer. It includes the process improvement program，and the DCS control scheme.

Key words：polyvinyl chloride paste resin；polymerizer；automatic control；coating the inner wall of polymerizer；DCS

中图分类号：TP272

文献标识码：B

文章编号：1009-1785（2016）04-0034-03

收稿日期：2016-01-05