专利名称：Pet生产系统的在线特性粘度检测方法
技术领域：
本发明涉及一种PET生产系统的在线特性粘度检测方法。
背景技术：
特性粘度(IV)是PET产品的一个主要指标，在纤维级、膜级、瓶级的相关标准中均 有严格的波动范围。为达到要求，聚酯生产中，在选择在线粘度仪表上，通常采用杜邦的扭 转式粘度计(TOV)或吉玛的毛细管式粘度计进行在线粘度的表示。除此之外在工艺生产过 程中，也可以选择其他一些仪表参数进行粘度的相对表征，如熔体泵电流、终聚釜搅拌电 流、熔体管道的压力等。 采用PTA法四釜流程的聚酯生产线包括依次相连的酯化釜、上流式反应器、预縮 聚釜和终縮聚釜(即縮聚反应器)，其中上流式反应器出口的聚合度已经达到25左右，其特 性粘度已经到达O. 2dL/g以上。 目前，聚酯生产线多采用杜邦的扭转式粘度计(T0V)表示熔体的在线粘度。扭转 式粘度计的工作原理扭转式探头系统以其谐振频率和恒定的角振幅进行振荡，该探头力 矩管和尖端浸入在工艺流体中，流体在探头尖端施加有粘滞现象，粘度越高，粘滞现象越显 著，从而需要更多的能量来维持其恒定振幅的振荡。扭转式粘度计感测系统的频率和驱动 电源的变化，并相应的将这些参数转化为流体粘度的变化值，由于熔体的温度和压力对黏 度测量有直接的影响，为了消除这种影响，探头配备有一内置式的热传感器将补偿由于温 度造成粘度信号的波动，同时有温度和压力补偿回路，使黏度的测量保持灵敏和稳定。最终 以4-20mA的电流变化表示粘度的大小。 使用上述扭转式粘度计来检测每个反应装置的粘度，成本太高，并不现实。 中国专利文献公开号CN1552753公开了一种聚酯产品质量指标的软测量和工艺
操作优化的方法，该方案的不足之处在于生产过程中的指标由数学模型为基础进行实时
在线模型推算和状态估计，其准确性易受各种因素的影响，可靠性较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在能够准确、及时的反映PET在线粘度的 变化的PET生产系统的在线特性粘度检测方法。 为解决上述技术问题，本发明提供了一种PET生产系统的在线特性粘度检测方 法，包括PET熔体连续送入縮聚反应器进行縮聚反应，然后从縮聚反应器的出口送出，并 经输送泵送至过滤器，经过滤器过滤的PET熔体经铸带头冷却固化后送入切粒机切粒成 型；其特点是输送泵与过滤器之间的管路上设有用于检测管内压力的第一压力传感器和 第二压力传感器，所述输送泵由变频器控制；变频器、第一压力传感器和第二压力传感器 与现场控制系统相连；现场控制系统通过变频器测得输送泵的转速并得出PET熔体的质量 流量Qm，并根据第一压力传感器和第二压力传感器所测得的压力值得出其二处的压力差 APr，并根据以下第一公式
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APr = 1. 131X104 (1/d4) nm (Qm/Am) [OOW] 得出PET熔体的动力粘度nm ; 式中1为第一压力传感器和第二压力传感器之间的管路长度，d为管路内径，Am 为PET熔体的密度； 现场控制系统根据以下第二公式 lg nm = -2. 48+3300/T+5. 021g(IV) 得出PET熔体的特性粘度IV ;其中T为绝对温度。 上述方案中，縮聚反应器的出口至输送泵之间、输送泵的出口至过滤器之间、过滤 器的出口至铸带头之间的管路采用温控物料管，并使所述管路内的PET熔体的温度一致。
上述方案中，为进一步提高检测准确性，在过滤器的出口至铸带头之间的管路上 设有与现场控制系统相连的第三压力传感器和第四压力传感器；现场控制系统根据第三压 力传感器和第四压力传感器所测得的压力值得出其二处的压力差，然后根据上述第一和第 二公式计算出PET熔体的另一特性粘度值IV. 2，然后采用该特性粘度值IV. 2对所述特性粘 度IV进行偏差矫正，并得出经校正后的特性粘度值为IV+(IV-IV. 2)/IV。
上述方案中，所述温控物料管采用夹套式热媒温控方式。 上述方案中，当现场控制系统通过第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传
感器和第四压力传感器测得任意一处的压力小于预设最低值或预设最高值时，现场控制系
统进行相应的报警处理，确保生产安全。 所述现场控制系统采用集散控制系统DCS。 本发明具有积极的效果(l)从PET单体(粘度为0.20dL/g)到PET熔体(特性粘 度为0. 70dL/g)都具有一定的粘度，在流动中表现出非牛顿流体的特点，由于其流速低、流 动的流型表现为层流，在流经管道时由于克服流体内部剪切应力而产生的压力降APr。PET 熔体通常温度在280-29(TC，其动力粘度高达250-300Pa s，输送如此高粘度的流体，其雷 诺数远小于2300，完全处于层流状态。本发明的PET生产系统的在线特性粘度检测方法，根 据熔体流经输送管道时对管道壁产生一定的压力，不同粘度的熔体对管道产生的压力也不 同，从而根据熔体管道上的压力变化以及阻力降作为熔体粘度变化的参考量，故而能够准 确、及时地反映PET在线粘度的变化。(2)本发明的所有数值计算的过程和结果不影响所有 工艺的显示和控制，显示的在线粘度数值仅供DCS的人员进行参考指导，所以安全性较高。 通过正常生产的运行试验，对比化验室数据，粘度相对误差范围在1%以内，故而本发明的 准确性较高。使用本发明的生产线，由于不需要使用杜邦的扭转式粘度计(TOV)或吉玛的 毛细管式粘度计，大大降低了生产成本，经济性较好。(3)本发明根据PET生产工艺的特点， 在运行过程能够准确、及时的反映粘度的变化，同时通过对采集数据的计算，得到对应的特 性粘度(IV)，即时通过现场控制系统显示，为粘度控制提供控制依据，把多种因素造成的粘 度波动控制在尽可能有限的范围内。
图1为本发明的PET生产系统的部分结构示意图；
图2为本发明的PET生产系统的电路结构框图。
具体实施方式
(实施例1) 见图1-2，本实施例的PET生产系统的在线特性粘度检测方法包括经酯化釜、上 流式反应器和预縮聚釜生成的PET熔体连续送入縮聚反应器1进行縮聚反应，然后从縮聚 反应器1的出口送出，并经输送泵2送至过滤器3，经过滤器3过滤的PET熔体经铸带头4 冷却固化后送入切粒机切粒成型，最后干燥并封装。 输送泵2与过滤器3之间的管路5上设有用于检测管内压力的第一压力传感器6 和第二压力传感器7，所述输送泵2由变频器11控制；变频器11、第一压力传感器6和第二 压力传感器7与现场控制系统8相连。 现场控制系统8通过变频器11测得输送泵2的转速并得出PET熔体的质量流 量Qm，并根据第一压力传感器6和第二压力传感器7所测得的压力值得出其二处的压力差 APr，并根据以下第一公式 APr = 1. 131X104 (1/d4) nm (Qm/Am)
得出PET熔体的动力粘度nm。 式中1为第一压力传感器6和第二压力传感器7之间的管路长度，d为管路内径， Am为PET熔体的密度。 现场控制系统8根据以下第二公式
lg nm = -2. 48+3300/T+5. 021g (IV)
得出PET熔体的特性粘度IV ;其中T为绝对温度。 縮聚反应器1的出口至输送泵2之间、输送泵2的出口至过滤器3之间、过滤器3 的出口至铸带头4之间的管路采用温控物料管，并使所述管路内的PET熔体的温度一致。
所述温控物料管采用夹套式热媒温控方式。 [OO35](实施例2) 在上述实施例的基础上，本实施例还有如下不同之处 在过滤器3的出口至铸带头4之间的管路上设有与现场控制系统8相连的第三压 力传感器9和第四压力传感器10。 现场控制系统8根据第三压力传感器9和第四压力传感器10所测得的压力值 得出其二处的压力差，然后根据上述第一和第二公式计算出PET熔体的另一特性粘度值 IV. 2，然后采用该特性粘度值IV. 2对所述特性粘度IV进行偏差矫正，并得出经校正后的特 性粘度值为IV+(IV-IV. 2)/IV。 当现场控制系统8通过第一压力传感器6、第二压力传感器7、第三压力传感器9 和第四压力传感器10测得任意一处的压力小于预设最低值或预设最高值时，现场控制系 统8进行相应的报警处理。 所述的各压力传感器采用丹尼斯克压力传感器。 显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本 发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以 做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属 于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
权利要求
一种PET生产系统的在线特性粘度检测方法，包括PET熔体连续送入缩聚反应器(1)进行缩聚反应，然后从缩聚反应器(1)的出口送出，并经输送泵(2)送至过滤器(3)，经过滤器(3)过滤的PET熔体经铸带头(4)冷却固化后送入切粒机切粒成型；其特征在于输送泵(2)与过滤器(3)之间的管路(5)上设有用于检测管内压力的第一压力传感器(6)和第二压力传感器(7)，所述输送泵(2)由变频器(11)控制；变频器(11)、第一压力传感器(6)和第二压力传感器(7)与现场控制系统(8)相连；现场控制系统(8)通过变频器(11)测得输送泵(2)的转速并得出PET熔体的质量流量Qm，并根据第一压力传感器(6)和第二压力传感器(7)所测得的压力值得出其二处的压力差ΔPr，并根据以下第一公式ΔPr＝1.131×104·(l/d4)·ηm·(Qm/Am)得出PET熔体的动力粘度ηm；式中l为第一压力传感器(6)和第二压力传感器(7)之间的管路长度，d为管路内径，Am为PET熔体的密度；现场控制系统(8)根据以下第二公式lgηm＝-2.48+3300/T+5.02lg(IV)得出PET熔体的特性粘度IV；其中T为绝对温度。
2. 根据权利要求1所述的PET生产系统的在线特性粘度检测方法，其特征在于縮聚 反应器(1)的出口至输送泵(2)之间、输送泵(2)的出口至过滤器(3)之间、过滤器(3)的 出口至铸带头(4)之间的管路采用温控物料管，并使所述管路内的PET熔体的温度一致。
3. 根据权利要求1或2所述的PET生产系统的在线特性粘度检测方法，其特征在于 在过滤器(3)的出口至铸带头(4)之间的管路上设有与现场控制系统(8)相连的第三压力传感器(9)和第四压力传感器(10);现场控制系统(8)根据第三压力传感器(9)和第四压力传感器(10)所测得的压力 值得出其二处的压力差，然后根据上述第一和第二公式计算出PET熔体的另一特性粘度值 IV. 2，然后采用该特性粘度值IV. 2对所述特性粘度IV进行偏差矫正，并得出经校正后的特 性粘度值为IV+(IV-IV. 2)/IV。
4. 根据权利要求2所述的PET生产系统的在线特性粘度检测方法，其特征在于所述 温控物料管采用夹套式热媒温控方式。
5. 根据权利要求3所述的PET生产系统的在线特性粘度检测方法，其特征在于当现 场控制系统(8)通过第一压力传感器(6)、第二压力传感器(7)、第三压力传感器(9)和第 四压力传感器(10)测得任意一处的压力小于预设最低值或预设最高值时，现场控制系统 (8)进行相应的报警处理。
全文摘要
本发明涉及一种PET生产系统的在线特性粘度检测方法，其包括PET熔体连续送入缩聚反应器进行缩聚反应，然后从缩聚反应器的出口送出，并经输送泵送至过滤器，经过滤器过滤的PET熔体经铸带头冷却固化后送入切粒机切粒成型；其特点是输送泵与过滤器之间的管路上设有压力传感器，输送泵由变频器控制；变频器和各压力传感器与现场控制系统相连；现场控制系统通过变频器测得输送泵的转速并得出PET熔体的质量流量Qm，并根据各压力传感器所测得的压力值得出其二处的压力差ΔPr，经计算得出PET熔体的特性粘度IV。本发明根据熔体管道上的压力、温度和流量的变化作为熔体粘度变化的参考量，因此能够准确、及时地反映PET在线粘度的变化。
文档编号G01N11/08GK101776560SQ20091002805
公开日2010年7月14日 申请日期2009年1月14日 优先权日2009年1月14日
发明者张俭, 徐敏, 朱国珍, 罗志毅, 金嘉铭 申请人:常州兆隆合成材料有限公司