聚丙烯过程控制方案

2.2 连续法本体聚丙烯生产过程控制策略

连续法本体聚合工艺按采用的聚合反应器的不同，分为釜式聚合工艺和管式聚合工艺。这种工艺的特点是结构简单，具有单位体积传热面积、总传热系数高、单程转化率高、产品牌号切换时间短的特点。在全世界以及在国内生产聚丙烯的装置中，采用环管法工艺是最多。整个工艺生产过程对测量及控制系统要求较高的是反应系统及相关流程。它包括预接触罐、预聚合反应器及环管反应器3个部分。整个反应过程对于温度、压力、丙烯进料、氢加入量、环管反应器的缓冲罐液位、聚合物含量的检测控制要求较严格，各参数的控制相互关联。

1. 催化剂和助剂配置单元

特色控制策略：

◆ 采用了与丙烯进料量进行比值调节的方法，自动调节三乙基铝的进料量。而给电子体的流量与三乙基铝的流量进行比值控制；

◆ 在构建的数学模型的基础上，主催化剂分散罐的温度控制可完全满足工艺的设计要求。

2. 液相聚合单元

特色控制策略：

◆ 丙烯流量控制采用与反应器内浆料密度串级的办法，浆料密度作为串级回路的主环，丙烯流量做作为串级回路的副环。如此实现了环管反应器内的进料调节，控制了反应器内的浆料密度，使生产处于平稳运行的状态。

◆ 环管反应器内的压力由进入丙烯蒸发器的液态丙烯流量来控制，同时又压力超高报警和联锁保护。

◆ 采用了以环管反应器内浆料温度为主环，夹套水上水温度为副环的串级控制方式。

◆ 为保证环管反应器中的浆液密度相对稳定，环管反应器的排料是采用控制反应器缓冲罐的液位进行连续排料控制的，为保证排料的连续性，同时设定了一个排料手操控制器。

◆ 氢气的流量控制采用由气相色谱测定的丙烯气流中的氢气浓度为主环，流量调节为副环的串级回路进行控制。

◆ 联锁控制分为三种情况：

1） 系统逻辑判断，当需要快速终止反应时，程序自动氮气和一氧化碳的混合气注入每个反应器腿的底部。

2） 当浆液循环泵故障和阻聚无效时，沉下的固体通过打开反应器下的压力开关排到高压排放罐。

3） 联锁打开反应器上部的安全阀。

2.3 气相法聚丙烯装置控制策略

气相法技术是建立在不脱灰、不脱无规物技术上的，采用高效催化剂的气相流化聚合工艺。该法采用的聚合反应器通常有流化床、立式搅拌床和卧式搅拌床。它具有一般高效本体法工艺的特点，但与本体法相比具有一些特别的优势。

1. 进料系统控制

特色控制策略

◆ 构建了在线计算反应器负荷的算法。生产的负荷可由操作员在线设定。

◆ 采用以控制主催化剂的加入量来控制反应器的负荷。以反应器的负荷控制作为主环，主催化剂的流量控制作为副环进行串级调节。

◆ 助催化剂和改性剂的流量采用与主催化进行比值调节。

2. 反应系统控制

特色控制策略：

◆ 在反应器内四个区，每个区分别有三个测温点，通过三个急冷液流量调节阀来控制反应器内的温度。

◆ 控制反应器内气/液比控制，主要是为了控制循环气量，采用与进反应器的急冷液总流量进行比值控制。

◆ 反应器内料位控制方式有两种：射线方式或电机功率方式。液位通过反应器出口阀门的打开时间和打开间隔时间来控制。阀门的循环打开时间和间隔时间由控制逻辑给定。

◆ 氢气/丙烯比率控制是通过和氢气流量进行串级控制的。氢气的流量控制采用分成调节：当流量偏差大的时候采用大的流量调节阀进行调节，当流量偏差小的时候采用小的流量调节阀进行调节，从而使氢气流量保持平稳的状态。

◆ 乙烯/丙烯比值的控制，也是采用串级控制。以乙烯流量控制为内环，乙烯/丙烯的比值为外环。

◆ 顶部分离器液位和新鲜丙烯加料流量采用串级控制。