本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种小本体聚丙烯装置的自动化生产工艺。
背景技术：
聚丙烯为一种由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，是世界主要的通用塑料产品之一，聚丙烯树脂具有原料来源丰富、力学性能均衡、抗冲击性优良、耐热耐腐蚀等优良性能。
目前聚丙烯生产装置的投料过程大部分由人工完成，自动化程度普遍较低，操作工人劳动强度大。同时，由于小本体聚丙烯装置的间歇式生产方式缺少精准的进料控制，导致各生产批次的产品质量不稳定，综合带来的丙烯单体消耗高，反应难以控制，安全隐患大等问题。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种小本体聚丙烯装置的自动化生产工艺，用以提高聚丙烯生产的自动化水平，降低人工成本，提高生产效率及安全性能。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
小本体聚丙烯装置的自动化生产工艺，包括依次设置的加料工序、反应工序、丙烯高压回收工序、喷料工序、置换工序及压料工序；所述加料工序在顺序控制系统的控制下，向聚合釜内依次加入反应原料；所述反应工序在所述顺序控制系统的控制下，进行反应升温及反应控制；反应结束后，在所述顺序控制系统的控制下依次进行所述丙烯高压回收工序、喷料工序、置换工序及压料工序。
进一步，所述加料工序在所述顺序控制系统的控制下，通过流量计、调节阀及开关阀的控制，依次向所述聚合釜内加入所述反应原料。
进一步，所述加料工序还包括将助催化剂、给电子体、催化剂依次加入所述聚合釜之前设置的加料料斗。
进一步，所述聚合釜的外壁盘绕设有盘管，在进行所述反应工序时，通过向所述盘管内通入热水或冷却水来进行所述反应升温和反应控制。
进一步，在所述反应升温阶段，所述聚合釜内的终温度为60-65℃。
进一步，在所述反应控制阶段，所述聚合釜内的温度维持在70-75℃，压力为2.0-2.5mpag，反应时间为2.5-4h。
进一步，所述丙烯高压回收工序，所述聚合釜内的终压力为1.0-1.5mpag。
进一步，所述喷料工序及置换工序还包括与所述聚合釜通过管道连接的闪蒸罐，在所述丙烯高压回收工序结束后，将所述聚合釜内的物料喷入所述闪蒸罐；所述喷料工序的次数为3-4次，并且喷料工序的结束状态由所述顺序控制系统判断控制。
进一步，所述置换工序通过向所述闪蒸罐充氮气，完成对所述闪蒸罐内残留丙烯气的置换，所述置换工序的结束状态由所述顺序控制系统判断控制。
进一步，所述压料工序通过向所述闪蒸罐充氮气，完成对所述闪蒸罐内的物料向外输送。
本发明的小本体聚丙烯装置的自动化生产工艺，通过引入顺序控制系统，使聚丙烯生产的所有工艺步骤均在顺控系统的控制下完成，并且各工序的衔接以及每个工序的结束条件都由顺控系统判断控制，形成了一套高度自动化的生产工艺，能够保证间歇式反应每批次精准的加料量，从而提高了产品质量的稳定性。自动化控制的加料形式降低了劳动强度，丙烯单耗低，另外，通过顺控系统对聚丙烯反应工序的判断控制，能够有效把握聚丙烯聚合反应的反应条件及反应工况，极大提高了生产过程中的安全性。
需要重点强调，在现有的间歇液相小本体聚丙烯装置中，引入顺序控制系统，将顺控系统的高度自动化控制兼入到间歇式的反应工艺中，使各反应工序构成相对连续的流畅作业，并且保证相对独立的各批次生产的一致。从根本上解决了原小本体聚丙烯装置生产中存在的装置自动化程度低、人工加料和人工置换过程中工人劳动强度大、物料计量不准确导致产品质量不稳定、人工加料安全隐患大、丙烯单体消耗高、粉料中烃类置换不彻底存在安全隐患等问题，具有生产自动化程度高、产品质量稳定、工人劳动强度低，人力成本低，丙烯单耗低、生产过程安全等特点，广泛应用于小本体聚丙烯装置的自动化改造。
具体实施方式
为清楚地说明本发明的设计思想，下面结合示例对本发明进行说明。
本发明的聚丙烯自动化生产工艺，包括依次设置的加料工序、反应工序、丙烯高压回收工序、喷料工序、置换工序及压料工序；加料工序在顺序控制系统的控制下，向聚合釜内依次加入反应原料；反应工序在顺序控制系统的控制下，进行反应升温及反应控制；反应结束后，在顺序控制系统的控制下依次进行丙烯高压回收工序、喷料工序、置换工序及压料工序。
本发明通过顺序控制系统将聚丙烯生产的各工序有效衔接，并且通过顺控系统对每个工序结束条件进行判断控制，有效提高了整体反应控制的精准度，保证了聚丙烯生产中的各批次产品质量的稳定性。需要强调的是，在现有技术中，向聚合釜内的投料均为人工操作，本发明的加料工序由自动化程序控制，大幅减少了人力成本，并且降低化工操作中的危险系数。还需重点指出，通过顺控系统有效把控聚丙烯聚合反应的反应条件及反应工况，对聚合釜内的反应温度及反应压力进行精准控制，极大提高了生产过程中的安全性。另外，顺控系统可以降低聚丙烯整个生产工业的丙烯单体及公辅消耗，非常具有推广价值。
本发明的聚丙烯自动化生产工艺主要包括以下步骤：
1)加料工序：在顺序控制系统的控制下，通过流量计及调节阀、开关阀的控制，将丙烯聚合所需的定量的三乙基铝、给电子体、催化剂、氢气、丙烯加入聚合釜，其中，三乙基铝、给电子体、催化剂通过在聚合釜之前设置的加料料斗进入聚合釜。
在具体生产中，以质量分数计，加料工序的步骤如下：
(1)将1000份丙烯加入聚合釜；
(2)将1.2份三乙基铝加入加料料斗，然后用1000份丙烯将三乙基铝冲入聚合釜；
(3)将0.15份给电子体加入加料料斗，然后用1000份丙烯将给电子体冲入聚合釜；
(4)将0.5份催化剂加入加料料斗，然后用1500份丙烯将催化剂冲入聚合釜；
(5)将0.54份氢气加入聚合釜后，加料结束。
在加料工序中，顺序控制系统与流量计、调节阀、开关阀等通过电连接组成加料工序的控制系统。在具体操作过程中，主要通过顺序控制系统来对加料的先后次序进行控制，流量计、调节阀以及开关阀分别设置在原料输送的管路上，流量计与调节阀在构成各种原料相对独立的控制回路前提下，再将顺序控制系统引入，投料过程更加精准、快速、高效。本发明中的开关阀为二位开关阀，安装在进料料斗与聚合釜之间的进料管线上，对加料料斗内的物料在进入聚合釜之前进行总控。这里需要说明的有，由于在具体的加料过程需要丙烯对三乙基铝、给电子体以及催化剂进行冲释，所述在加料料斗的管口设置时，丙烯进口设置在加料料斗的上部，设置管口需要高于上述三种原料的进口。并且，本发明中的进料步骤(1)中的进料也是通过进料料斗加入聚合釜，加料料斗除了具有辅助进料的作用外，还对丙烯等进料有效缓冲，保证所有的原料稳定充分的进入聚合釜参与反应。
2)反应工序：在顺序控制系统的控制下，向聚合釜外壁盘绕的盘管内通入热水，用于给聚合釜内的物料进行反应升温，同时，开启搅拌器对聚合釜内的物料进行搅拌。当聚合釜内的温度升温至60℃时，停止向盘管内通入热水，反应开始。当聚合釜内的温度升温至65℃时，向盘管内通入冷却水，将聚合釜内的温度控制维持在75℃，相对的，聚合釜内的压力维持在2.0-2.5mpag。根据聚合反应的实际工况，一般反应时间为2.5-4h。
通过顺序控制系统的程序判断聚合釜内温度，压力及搅拌器电流的变化，从而判断聚合反应是否结束。这里需要指出，反应控制阶段的温度、压力等参数均在顺序控制系统的实时监控下，一方面可判断反应的进程，另一方面也更为精准的对聚合反应进行控制，可有效保证产品质量的同时也为安全生产提供了保障。本发明中的顺序控制系统与现有的反应监控系统相比，大幅提高了其自动化程度，当顺控系统识别到具体的反应工况下，根据聚合釜内实际的温度及压力作为判断反应结束的条件。完善了现有技术中的控制逻辑，更加保证了聚丙烯反应的安全性及稳定性。这里需要说明的有，除了采用聚合釜外壁盘绕的盘管来进行反应升温及冷却，还可通过在聚合釜下部设置夹套，在夹套内通过热水或者冷却水来控制反应温度，夹套形式会增大温度调节介质与聚合釜的接触面，升温或者冷却效果会更加直接高效。
3)丙烯高压回收工序：在顺序控制系统的控制下，进行聚合釜丙烯高压回收操作；在该工序中，由于反应工序中的丙烯是大大过量的，所以在反应结束后，聚合釜内的丙烯需要进行有效回收，在顺控系统的控制下，可有效对聚合釜内的丙烯压力进行监测，当聚合釜内的压力降至1.5mpag时，丙烯高压回收工序结束。在加料工序及反应工序在顺控系统精准控制的基础上，通过顺序控制系统对压力的下限值进行限定，保持每批次反应的聚合釜压力降低至同一水平，提高丙烯回收率。另外，如果不同批次反应的压力终值与回收时间不匹配，或者相差较大，从另一角度也给予反应操作人员提示，促使对反应装置进行检修，保证反应安全稳定。
4)喷料工序：在顺序控制系统的控制下，利用聚合釜内的余压，由聚合釜向与聚合釜管道连接的闪蒸釜喷料操作；一般来讲，在该工序中，聚合釜内的压力从1.5mpag降至0.4mpag时，丙烯高压回收工序结束。喷料工序在本实施例中分为4次，完成压力逐渐降级过程。顺控系统能够精准控制各降级的压力条件，通过自带的控制程序能够实现各个压力级别的起始及终止，并且各阶段的起始与终止均在顺控系统控制下的缓冲工况下进行，降低误操作带来的风险，增强了稳定性。具体来讲，缓冲工况是通过降低聚合釜内每次压力之间，间隔一定时间的内部稳压操作，将聚合釜内的物料稳定的输送到闪蒸釜内。
5)置换工序：在顺序控制系统的控制下，进行闪蒸釜丙烯气抽真空、氮气抽真空操作。该工序首先通过丙烯真空泵将闪蒸罐内的丙烯回收，并与丙烯高压回收工序中的丙烯汇总，直至闪蒸罐的压力变为负压。然后再向闪蒸罐内充入氮气，通过氮气真空泵对闪蒸罐进行抽真空操作直至负压，然后再次充入氮气，对闪蒸罐抽真空，反复操作，直至闪蒸釜内烃含量≤0.5％(wt)时，闪蒸釜置换合格。需要说明的是，该工序中既包括了对闪蒸罐的抽真空，也包括了氮气的填充，以及通过压力判断进行的反复操作。在现有的生产工艺中，只能通过人工监控判断的形式进行置换操作，将顺控系统引入后，能够更加精准的对闪蒸罐进行抽真空及充压氮气，既减小了认为操作带来的误差，又能快速准确的完成该工序，大大提高了生产效率。在该工序中，闪蒸罐每次真空状态的压力为-0.085mpag，氮气充填压力为0.3mpag，能够保证对闪蒸罐的彻底置换，根本上清除了易燃气体(丙烯)在闪蒸罐内的留存，同时也将粉料中的烃类物质彻底置换，从根本上消除了安全隐患，实现安全稳定生产。这里需要重点指出，顺控系统所控制的置换工序，充氮气及抽真空的反复操作次数，是由在线实时监测闪蒸罐内的烃组分含量而判断的，摒弃了人为干预，实现高度自动化控制。
6)压料工序：在顺序控制系统的控制下，将闪蒸釜中聚丙烯粉料用氮气压送去包装。该步骤的进行通过氮气进行气力输送的介质，运行安全，且氮气在该工序中进行循环利用，降低生产成本。
需要说明的是，除了上述给出的具体示例之外，其中的一些可有不同选择。如，喷料工序在本实施例中分为4次，还可根据不同的反应压力及喷料的终止压力为3次或者5等等，而这些都是本领域技术人员在理解本发明思想的基础上基于其基本技能即可做出的，故在此不再一一例举。
最后，可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。