基于软测量的间歇聚丙烯装置氢气补料自动化控制方法与流程

本发明属于石油化工技术领域，涉及一种相平衡数据以及可编程控制器等手段使新氢进料可自动化的方法，具体就是基于相平衡模型、实时温度、压力测量，计算高压回收丙烯中溶解氢气浓度，实现高压回收丙烯中溶解氢气量的软测量，进而根据产品牌号所需氢气补入新鲜氢，提高批次产品稳定性。

背景技术：

聚丙烯是重要的化学及石油化工产品，其市场需求度逐年增加。聚丙烯主要制成各种塑料，主要是零售、药品包装、饮品、食物包装、家居容器等的基本原材料。由于聚丙烯的化学稳定性，可被应用于家居、商业、工业等不同领域。聚丙烯的生产主要有液相本体法、气相法等，其中间歇液相本体法生产聚丙烯具有投资小、生产灵活等优势。目前，间歇液相本体法装置自动化程度低，生产稳定性差，人为因素多。氢气作为聚合过程的链转移剂对产品分子量分布起关键作用，少量的氢气即可很大程度的改变产品性质，间歇液相本体法聚丙烯生产过程中，每釜反应结束需要回收未反应完全的高压丙烯，由于应用场景较少，尚未有在线液相氢气浓度测量仪器，高压回收丙烯中溶解的氢气通常无法在线精确计量，并且高压回收丙烯中溶解的氢气量在反应总氢量中占比很大，造成下一釜进料需要补入新氢量也无法预估，不能稳定生产出预计牌号的聚丙烯产品。因此，间歇液相本体法聚丙烯生产过程中高压回收丙烯中溶解氢气量的预测尤为重要。

目前，聚丙烯生产中氢气补入量通常是通过上一釜的反应转化率、反应釜温度侧型、高压回收时间及终压，粗略估计回收丙烯量，根据高压回收温度推断其中溶解的氢气量，并于下一釜人工补入新氢，经常生产出非预计牌号的聚丙烯产品，在牌号切换时问题尤为突出。控制产品牌号的稳定性，主要是使氢气的进料量准确、可控，尚未有合理的调控手段。

基于软测量的间歇聚丙烯装置氢气补料自动化，其关键在于实现氢气加入量精确、可控，但由于高压回收丙烯中溶氢量无法直接通过仪表测量，下一釜需要补加的新鲜氢也无法确定，因此，实现氢气加入量可控的关键在于高压回收丙烯中溶解氢气量的软测量。通常对于稳定体系，当温度、压力确定时，气液相组成也随之确定。因此，可以通过测量高压回收丙烯储罐的温度、压力，通过相平衡数据计算得到液相氢气浓度，再通过计量泵确定注入反应釜的高压回收丙烯量，计算得到高压回收丙烯中溶解的氢气量，实现氢气加料准确自动化。

cn201495193提出一种采用体积一定的计量罐加料的方式，通过dcs实现氢气加入量的可计量，但由于每釜高压回收丙烯的量不同，采用该方式仍无法保证每釜加入釜内氢气量可控。

技术实现要素：

本发明是为了克服高压回收丙烯溶氢量预估不精准，提出基于软测量的间歇聚丙烯装置氢气补料自动化控制方法。它能使氢气稳定、可控的加入聚合釜，能提高产品牌号稳定性，使产出聚丙烯产品牌号可预测，并且可以降低操作中的人为经验因素，提高可靠性。

本发明的技术方案：

基于软测量的间歇聚丙烯装置氢气补料自动化控制方法，步骤如下：

在间歇聚丙烯装置的基础上，增设高压回收丙烯储罐温度检测器6、出口流量检测器8和可编程控制器10；加氢开关阀5由可编程控制器10控制，高压回收丙烯储罐温度检测器6用于检测高压回收丙烯储罐1内的温度，流量检测器8用于采集高压回收丙烯储罐1出口管路上的流量信息；高压回收丙烯储罐温度检测器6、压力检测器7及流量检测器8采集到的数据传递至可编程控制器10；首先，高压回收丙烯储罐温度检测器6和压力检测器7采集到的数据传递至可编程控制器10，根据可编程控制10中内置的温度-压力-氢气浓度数据，计算高压回收丙烯储罐1中溶解氢气质量浓度；高压回收丙烯储罐1通过高压回收丙烯进料泵9向反应釜3注入进料，同时流量检测器8计量一段时间的进料总量并传递至可编程控制器10，可编程控制器10计算进料中溶解的氢气量；最后，根据设定所需总氢气量计算需要补加新氢量，可编程控制器10调节加氢开关阀5向反应釜3补入相应量新氢。

本发明的有益效果：本发明利用液相溶解气体量与体系所处温度、压力条件的相平衡关系，实现高压回收丙烯中溶解氢气量的软测量，使下一釜需要补加的氢量可预测，并通过可编程控制器自动控制加料，无需操作人员关注上一釜的反应状况以及回收量，再通过经验人工补入所需氢气。控制生产出聚丙烯产品牌号，较原经验判断法，产出聚丙烯产品更加稳定，可更精准的生产出相应牌号的聚丙烯产品，减少了操作中的人为经验因素，提高可靠性。

附图说明

图1是间歇聚丙烯装置氢气补料自动化控制系统。

图中：1高压回收丙烯储罐；2氢气储罐；3反应釜；4高压回收丙烯冷凝器；5加氢开关阀；6高压回收丙烯储罐温度检测器；7压力检测器；8流量检测器；9高压回收丙烯进料泵；10可编程控制器。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

基于软测量的间歇聚丙烯装置氢气补料自动化控制方法，步骤如下：

如图1所示，间歇聚丙烯装置氢气补料自动化控制系统，包括高压回收丙烯储罐1，氢气储罐2，反应釜3，高压回收丙烯冷凝器4，加氢开关阀5，高压回收丙烯储罐温度检测器6，压力检测器7，流量检测器8，高压回收丙烯进料泵9，可编程控制器10。

在间歇聚丙烯装置的基础上，需要增设高压回收丙烯储罐1温度检测器6，温度检测器6采用量程范围0-50℃热电偶，插入高压回收丙烯储罐1，实时测量气相主体温度；增设高压回收丙烯储罐1至反应釜3管线上流量检测器8，可以实时测量通过流量，并可以积分计算一段时间内总流量信息；增设可编程控制器10，实时接收来自温度检测器6的温度信息、压力检测器7的压力信息、流量检测器8，输出信息至加氢开关阀5。高压丙烯回收储罐通过高压回收丙烯进料泵9向反应釜3进料期间，温度、压力检测器6,7检测高压丙烯回收储罐1的温度压力，实时向可编程控制器10传递温度、压力数据，可编程控制器10根据内置温度-压力-氢气浓度表格计算得到氢气浓度，流量检测器8检测通过高压丙烯回收储罐1至高压回收丙烯进料泵9管线的流量，实时向可编程控制器10传递流量数据，可编程控制器10积分计算浓度与流量乘积得到期间氢气总流量，可编程控制器10再根据设定所需总氢气量计算需要补加新氢量，并调节加氢开关阀5向反应釜3补入相应量新氢。

技术特征：

技术总结
本发明属于石油化工技术领域，提供了基于软测量的间歇聚丙烯装置氢气补料自动化控制方法。可编程控制器根据高压回收丙烯储罐的温度、压力，依据内置的氢气‑丙烯相平衡数据响应出罐中溶解浓度，再根据高压回收丙烯进入下一釜的总流量计算其中的氢气溶解量，最后根据所需氢气量计算出需要补加的新鲜氢量，并自动补入相应量的氢气。本方法能够减少操作中的人为经验因素，使产出聚丙烯产品更加稳定，可更精准的生产出相应牌号的聚丙烯产品。

技术研发人员：张凤岐;黄舜尧;王倩;韩志忠;李民;邹雄;栾波;董宏光
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2018.09.10
技术公布日：2019.01.15