一种复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统及其自动化控制方法
【专利摘要】本发明提供复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统及其自动化控制方法主要是通过一具有PID控制器的可编程序逻辑装置对所述生产系统进行数据采集和控制操作，使得磺化反应在稳定的温度下进行，既保证了原料的反应完全又确保安全生产和产品质量，以解决现有的生产技术中在物料计量、加料速度、反应温度、反应压力、反应时间等环节上人为波动因素较大，而引起的所得产品主要表现在转化率、组分含量及稳定性方面均显不足，因而对产品的质量影响较大，即有效克服了现有技术中的种种缺点，因此其应用前景十分广阔。
【专利说明】一种复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统及其自动化控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种阴离子表面活性剂的自动化生产技术，具体说，是涉及一种复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统及其自动化控制方法。
【背景技术】
[0002]复酚聚氧乙烯醚的磺化物是一种用途非常广泛的阴离子表面活性剂，是优良的乳化剂和分散剂，广泛应用于农药、化工、印染等行业。复酚聚氧乙烯醚的磺化物是由复酚聚氧乙烯醚经磺化反应而制得，因此生产中关键的工序是磺化，它不仅关系到产品的质量，而且关系到安全。
[0003]在复酚聚氧乙烯醚的磺化物生产时采用的磺化工艺是:复酚聚氧乙烯醚用98%浓硫酸作为磺化剂进行磺化反应，因为工艺的要求，此磺化反应必须要在85?95°C左右进行；由于磺化反应是一个激烈的反应，如果温度偏高轻则会造成产品质量不良，重则会引起副反应直至引起事故危险；现有技术中复酚聚氧乙烯醚磺化物的生产方法均是由人工手动控制，仪表辅助操作，由于人工操作不稳定因素较多，尤其是在物料计量、加料速度、反应温度、反应压力、反应时间等环节上人为波动因素较大，所得产品主要表现在外观、活性物含量及稳定性方面均显不足，因而对产品的质量影响较大且存在着极大的安全隐患，已经成为相关领域之业者目前亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种安全、高效的复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统及其自动化控制方法。
[0005]为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下:
[0006]一种复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统，其中:至少包括一具有PID控制器的可编程序逻辑装置(PLC)、计量槽、反应釜、蒸汽导管、冷却水导管、以及分别设于所述蒸汽导管和冷却水导管上的调节阀，其中:
[0007]所述反应釜内设有一温度压力测定仪，以及与分别所述温度压力测定仪连接的温度和压力变送器，所述温度和压力变送器均与所述可编程序逻辑装置连接；
[0008]所述计量槽设有一重量传感器，所述重量传感器与可编程序逻辑装置连接；
[0009]所述可编程序逻辑装置分别控制所述设于蒸汽及冷却水导管上的调节阀开关。
[0010]优选地，所述生产系统还包括输送泵，所述输送泵与磺化剂原料贮槽相连并将磺化剂输送至所述计量槽。
[0011]优选地，所述重量传感器为一带有变送器的电子秤。
[0012]优选地，所述计量槽与所述反应釜通过一进料导管相连。
[0013]更佳地，所述进料导管上设有进料调节阀。
[0014]更优选地，所述可编程序逻辑装置控制所述设于进料导管上的进料调节阀开关。[0015]上述复酚聚氧乙烯醚的自动化生产系统的自动化控制方法，由一具有PID控制器的可编程序逻辑装置(PLC)对所述磺化反应生产进行数据采集和控制操作，其中:
[0016]所述重量传感器用于监测所述计量槽内磺化剂的实时重量，并将所述重量数据传输至所述可编程序逻辑装置，经由所述PLC自动调整控制所述进料导管上的进料调节阀和输送泵的开闭，以按需求量将磺化剂输送至所述反应釜进行磺化反应；
[0017]所述温度压力测定仪以及分别相连的所述温度和压力变送器用于监测所述反应釜内温度和压力并将温度和压力数据传送给可编程序逻辑控制装置，经由所述PID控制器参数的自动调整控制进料导管上的进料调节阀达到小惯性动作，以控制反应釜内化学反应放热的激烈程度使所述反应釜内压力稳定；或/和经由所述PLC自动调整分别控制所述蒸汽及冷却水导管上的调节阀，以调节蒸汽及冷却水的流量使所述反应釜内温度稳定。
[0018]优选地，经由所述PLC自动调整控制进料导管上的进料阀和所述蒸汽及冷却水导管上的调节阀以控制反应釜内的温度为90±5°C。
[0019]更优选地，所述磺化反应时间为2?3小时。
[0020]更优选地，先在反应釜加入复酚聚氧乙烯醚，搅拌，开启PLC，根据反应釜内温度由PLC自动控制开启位于所述蒸汽导管上的调节阀先进行蒸汽加热，到反应釜内温度为80°C以上时，再经由PLC自动控制关闭位于所述蒸汽导管上的调节阀以停止加热，并开启位于所述进料导管上的调节阀向反应釜内加入磺化剂开始磺化反应；由PLC通过所述温度压力测定仪以及分别相连的温度和压力变送器收集的反应釜内的温度和压力的实时参数自动调节冷却水的流速大小和磺化剂加料的速度，至磺化反应完毕。
[0021]更优选地，所述磺化剂里的加入速率为400?500kg/小时。
[0022]更优选地，所述反应温度为80?90±5°C。
[0023]更优选地，所述磺化反应时间为I?2小时且达到所述反应温度后继续保温反应2?3小时。
[0024]如上所述，本发明提供复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统及其自动化控制方法主要是通过一具有PID控制器的可编程序逻辑装置对所述生产系统进行数据采集和控制操作，使得磺化反应在稳定的温度和压力下进行，即保证了原料的反应完全又确保安全生产和产品质量，以解决现有的生产技术中在物料计量、加料速度、反应温度、反应压力、反应时间等环节上人为波动因素较大，而引起的所得产品主要表现在转化率、组分含量及稳定性方面均显不足，因而对产品的质量影响较大，即有效克服了现有技术中的种种缺点，因此其应用前景十分广阔。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本发明提供的复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统的框架示意图；
[0026]图中:1、可编程序逻辑装置，2、输送泵，3、反应釜，4、计量槽，5、蒸汽导管，6、冷却水导管，7、调节阀，8、温度压力测定仪，9、冷水槽，10、蒸汽发生器。
【具体实施方式】
[0027]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细、完整地说明。
[0028]本发明提供一种复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统，其中:至少包括一具有PID控制器的可编程序逻辑装置(PLC，I)、输送泵(2)、计量槽(4)、反应釜(3)、蒸汽导管
(5)、冷却水导管(6)、以及分别设于所述蒸汽导管和冷却水导管上的调节阀(7)，其中:
[0029]所述反应釜内还设有一温度压力测定仪(8)，以及与分别所述温度压力测定仪连接的温度和压力变送器，
[0030]所述计量槽设有一重量传感器，所述重量传感器优选为一带有变送器的电子秤；于本实施方式中，由于磺化剂原料(浓硫酸)从储罐区用泵输送至车间计量槽，可几个车间合用一台输送泵，加上所述输送泵有间歇生产的特点硫酸原料泵的控制必须衔接好，这样在实际控制中，控制采用顺序与联锁结合，车间的硫酸计量槽采用电子秤重模块，设定重量的硫酸能根据需要自动泵入车间硫酸计量槽备用。
[0031]所述输送泵与磺化剂原料贮槽相连并将磺化剂输送至所述计量槽，所述计量槽与所述反应釜通过一进料导管相连，且所述进料导管上设有进料调节阀(图中未标出)，所述进料调节阀用于控制浓硫酸的加入量；
[0032]所述PLC分别与重量传感器、温度和压力变送器连接，收集由重量传感器、温度和压力变送器获得的实时数据；所述PLC分别控制设于蒸汽及冷却水导管上的调节阀、设于进料导管上的进料调节阀开关，用于控制进入反应釜的磺化剂的添加量以及控制反应釜内的温度和压力变化。
[0033]其中，所述冷却水为源自一冷却水槽(9)或与上述生产系统车间内的自来水管道；所述蒸汽源自上述生产系统车间内的蒸汽管道或内设的一蒸汽发生器(10);由生产系统车间内的环境决定，以环保高效为准。
[0034]上述复酚聚氧乙烯醚的自动化生产系统的自动化控制方法，由一具有PID控制器的可编程序逻辑装置(PLC)对所述磺化反应生产进行数据采集和控制操作，其中:
[0035]所述重量传感器用于监测所述计量槽内磺化剂的实时重量，并将所述重量数据传输至所述可编程序逻辑装置，经由所述PLC自动调整控制所述进料导管上的进料调节阀和输送泵的开闭，以按需求量将磺化剂输送至所述反应釜进行磺化反应；
[0036]所述温度压力测定仪以及分别相连的所述温度和压力变送器用于监测所述反应釜内温度和压力并将温度和压力数据传送给可编程序逻辑控制装置，并经由所述PLC自动调整分别控制所述蒸汽及冷却水导管上的调节阀，以调节蒸汽及冷却水的流量使所述反应釜内温度稳定。
[0037]具体为:先在反应釜加入复酚聚氧乙烯醚，搅拌，开启PLC，根据反应釜内温度由PLC自动控制开启位于所述蒸汽导管上的调节阀先进行蒸汽加热，到反应釜内温度为80°C以上时，再经由PLC自动控制关闭位于所述蒸汽导管上的调节阀以停止加热，并开启位于所述进料导管上的调节阀向反应釜内加入磺化剂开始磺化反应；由PLC通过所述温度压力测定仪以及分别相连的温度和压力变送器收集的反应釜内的温度和压力的实时参数自动调节冷却水的流速大小和磺化剂加料的速度，至磺化反应完毕；其中:经由所述PLC自动调整控制进料导管上的进料阀和所述蒸汽及冷却水导管上的调节阀以控制反应釜内的温度为90±5°C，所述磺化反应时间为I?2小时且达到所述反应温度后继续保温反应2?3小时，所述反应温度为80?90±5°C，反应温度下的磺化剂的加入速率为400?500kg/小时。
[0038]此外更优选地，所述PLC控制系统还具有一 PID控制器，用于对以上所述的各该模块进行控制，所述PID控制器工作原理可与现有技术中一致，即PID参数整定是在以上所述的各该模块中，当回路控制投入后，先以一组初始的PID参数(P:比例系数，1:积分系数，D:微分系数)进行控制，所述PID控制器的函数运算模块获得的临界参数，计算出适合于稳定裕度要求的比例带(P)、积分(I)、微分(d)等控制参数；经由自整定PID学习调整系数，获得输入的最小稳定裕度、适中稳定裕度、最大稳定裕度的P、1、D参数及实测运行工况调整系数，调整P、1、D参数，以使系统获得理想的动静态控制。
[0039]在磺化反应的生产过程中，反应釜内温度的控制一直是比较难处理的，加上一些辅助工艺的先天不足，现有技术中往往采用人工操作的办法，但很难达到理想效果；本发明首创的提供了一种应用PLC技术以实现复酚聚氧乙烯醚磺化的自动化生产的控制方法，采用小幅度温度压力稳定进行反应，充分利用PLC控制系统的优点，将顺序控制、联锁控制和复杂回路算法完美的结合在一起，程序会根据当前的状态(一些重要的参数诸如内温、压力等)得知反应进程，然后执行最新的控制方案，这样既使工艺参数趋向稳定，又提高了产品的质量。
[0040]本发明的复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统及其自动化控制方法主要是通过一具有PID控制器的可编程序逻辑装置对所述生产系统进行数据采集和控制操作，使得磺化反应在稳定的温度和压力下进行，即保证了原料的反应完全又确保安全生产和产品质量，以解决现有的生产技术中在物料计量、加料速度、反应温度、反应压力、反应时间等环节上人为波动因素较大，而引起的所得产品主要表现在渗透力、组分含量及稳定性方面均显不足，因而对产品的质量 影响较大，即有效克服了现有技术中的种种缺点；再者，采用自动化控制方法可达到准确计量，反应釜内的压力及温度控制稳定，不但可以节省能耗20%左右，而且降低了劳动强度，保证了产品质量稳定，应用本发明提供的自动化控制方法所得的产品的转化率从原来的≤85%提高到≥95%，产品收得率比原来增加了 10%以上，综合经济效益较好，达到了预期的目标，即有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。具有显著的有益效果。
[0041]最后有必要在此说明的是:以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统，其特征在于:至少包括一具有PID控制器的可编程序逻辑装置(PLC)、计量槽、反应釜、蒸汽导管、冷却水导管、以及分别设于所述蒸汽导管和冷却水导管上的调节阀，其中: 所述反应釜内设有一温度压力测定仪，以及与分别所述温度压力测定仪连接的温度和压力变送器，所述温度和压力变送器均与所述可编程序逻辑装置连接； 所述计量槽设有一重量传感器，所述重量传感器与可编程序逻辑装置连接； 所述可编程序逻辑装置分别控制所述设于蒸汽及冷却水导管上的调节阀开关。
2.根据权利要求1所述的复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统，其特征在于:所述生产系统还包括输送泵，所述输送泵与磺化剂原料贮槽相连并将磺化剂输送至所述计量槽。
3.根据权利要求1所述的复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统，其特征在于:所述重量传感器为一带有变送器的电子秤。
4.根据权利要求1所述的复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统，其特征在于:所述计量槽与所述反应釜通过一进料导管相连。
5.根据权利要求4所述的复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统，其特征在于:所述进料导管上设有进料调节阀，所述可编程序逻辑装置控制所述设于进料导管上的进料调节阀开关。
6.权利要求1所述的复酚聚氧乙烯醚的自动化生产系统的自动化控制方法，由一具有PID控制器的可编程序逻辑装置(PLC)对所述磺化反应生产进行数据采集和控制操作，其特征在于: 所述重量传感器用于监测所述计量槽内磺化剂的实时重量，并将所述重量数据传输至所述可编程序逻辑装置，经由所述PLC自动调整控制所述进料导管上的进料调节阀和输送泵的开闭，以按需求量将磺化剂输送至所述反应釜进行磺化反应； 所述温度压力测定仪以及分别相连的所述温度和压力变送器用于监测所述反应釜内温度和压力并将温度和压力数据传送给可编程序逻辑控制装置，经由所述PID控制器参数的自动调整控制进料导管上的进料调节阀达到小惯性动作，以控制反应釜内化学反应放热的激烈程度使所述反应釜内压力稳定；或/和经由所述PLC自动调整分别控制所述蒸汽及冷却水导管上的调节阀，以调节蒸汽及冷却水的流量使所述反应釜内温度稳定。
7.根据权利要求6所述的复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统的自动化控制方法，其特征在于:经由所述PLC自动调整控制进料导管上的进料阀和所述蒸汽及冷却水导管上的调节阀以控制反应釜内的温度为90±5°C。
8.根据权利要求6所述的复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统的自动化控制方法，其特征在于:所述磺化反应时间为2~3小时。
9.根据权利要求6所述的复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统的自动化控制方法，其特征在于:先在反应釜加入复酚聚氧乙烯醚，搅拌，开启PLC，根据反应釜内温度由PLC自动控制开启位于所述蒸汽导管上的调节阀先进行蒸汽加热，到反应釜内温度为80°C以上时，再经由PLC自动控制关闭位于所述蒸汽导管上的调节阀以停止加热，并开启位于所述进料导管上的调节阀向反应釜内加入磺化剂开始磺化反应；由PLC通过所述温度压力测定仪以及分别相连的温度和压力变送器收集的反应釜内的温度和压力的实时参数自动调节冷却水的流速大小和磺化剂加料的速度，至磺化反应完毕；所述反应温度为80~90±5°C，所述磺化反应时间为I~2小时且达到所述反应温度后继续保温反应2~3小时。
10.根据权利要求6所述的复酚聚氧乙烯醚磺化物的自动化生产系统的自动化控制方法，其特征在于:所述磺化剂里的加入速率为400~500kg/小时。
【文档编号】C08G65/00GK104028189SQ201310075126
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年3月8日 优先权日:2013年3月8日
【发明者】傅瑞芳 申请人:上海天坛助剂有限公司