一种环管工艺聚乙烯合成反应温度控制系统的制作方法

本实用新型属于聚烯烃反应温度控制系统，特别涉及适应于环管工艺反应温度的控制系统。

背景技术：

淤浆环管工艺技术使用异丁烷作为溶剂，原料与催化剂在溶剂异丁烷中进行反应合成聚乙烯，聚乙烯颗粒产品以浆料形式存在于异丁烷溶剂中，聚合反应属于放热反应，反应热量由夹套水带走，夹套水的不稳定控制会导致反应温度的不稳定，影响树脂产品的质量，影响反应器的运行，使反应器处于不安全的运行状态。

针对目前夹套水流量调节不准确造成反应器温度波动较大，在生产齐格勒产品时，温度控制波动较大对反应相对影响较小，但是在生产铬系产品时，反应器温度波动较大对产品质量的影响非常大(铬系产品的熔融指数是通过温度来控制的)；当反应负荷小于设计负荷的75％时需投用开工加热器；反应开工阶段温度控制阀小开度时不能及时准确的调节反应温度。

技术实现要素：

为了解决以上现有反应温度控制系统存在的不足和问题，本实用新型提供一种环管工艺聚乙烯合成反应温度控制系统，在反应开工阶段，使反应温度调节更加及时、精准；可以使反应在低负荷投用开工加热器的限制由设计负荷的75％进一步降低至60％。

为达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

该温度控制系统包括夹套水泵、冷水管支路、热水管支路以及夹套水总管，所述夹套水泵以及夹套水总管分别与反应器的夹套相连；所述反应器上设置有温度变送器，冷水管支路包括连接在夹套水泵与夹套水总管之间的管路P_A以及设置在管路P_A上的夹套水换热器、流量计A以及调节阀A，热水管支路包括连接在夹套水泵与夹套水总管之间的管路P_B以及设置在管路P_B上的流量计B和调节阀B；所述调节阀A的两端之间设置有跨线管路P_C，跨线管路P_C上设置有调节阀C，跨线管路P_C的直径小于所述管路P_A的直径。

所述温度控制系统还包括用于控制反应器温度的主温度控制器、与调节阀A相连的夹套温度控制器TIC-1A以及与调节阀C相连的夹套温度控制器TIC-1C。

所述温度控制系统还包括用于控制调节阀B的流量控制器，流量计B和流量计A与流量控制器相连。

所述调节阀C的调节精度高于调节阀A。

所述管路P_A的直径为所述跨线管路P_C直径的3倍。

本实用新型的有益效果体现在：

本实用新型通过增加一个相对原控制管线直径较小的管线，并利用该管线上的控制阀门更加精确的控制去反应器夹套水的量，相当于利用管路P_C以及P_C上的调节阀C实现水量微调，有效消除因负荷低和开工阶段带来的反应器温度控制不稳定。控制相对稳定的反应温度，可降低反应器操作难度，避免反应器因温度波动而引发的风险。

附图说明

图1是温度控制系统的示意图；图中：1-反应器，2-夹套水换热器，3-流量计A，4-调节阀A，5-调节阀C，6-流量计B，7-调节阀B，8-夹套水泵，9-流量控制器。

图2是图1中控制模块的控制示意图；图中：PV为实测值，SP为设定值，MV为输出值。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

本实用新型主要通过在原有控制管线上增加跨线、阀门，在DCS增加控制模块等手段控制实现反应温度的稳定。

环管工艺原有的聚乙烯合成反应温度控制系统中：夹套水经夹套水泵8泵出反应器1的夹套，然后分流进入冷、热水管线进行流量控制，重新汇合后经夹套水总管再送入反应器1的夹套，冷水管线上具有将泵出的夹套水降温的夹套水换热器2、流量计A3(简称FI-1)以及调节阀A4(简称TV-A)，热水管线上具有流量计B 6(简称FI-2)以及调节阀B 7(简称TV-B)，反应器1上具有温度变送器TI-1，TI-1的作用是测量反应器1温度并传送至反应器主温度控制器TIC中。

反应器1的原温度控制是一个多回路复杂控制，反应器温度通过反应器主温度控制器TIC进行设定，TIC的输出值作为夹套温度控制器TIC-1A的设定值，TIC-1A的输出直接作用于阀门TV-A，夹套水流量的控制是通过冷水支管上的流量计A(FI-1)、热水支管上的流量计B(FI-2)，在流量控制器9(简称FIC)作用下直接作用阀门TV-B来实现调节的。

夹套水温度由热水和冷水混合之后去调节，故夹套水的流量波动会使反应器的温度波动。原有调节阀A、B(即阀门TV-A、TV-B)为蝶阀，且管线直径为6寸，阀门控制流量不稳定，在进行小流量控制时会导致反应器温度波动较大，尤其在生产铬系产品时影响较大。通过增加去反应器夹套水的副线，包括一个相对原控制管线直径较小的管线(即设置在调节阀A3两端之间的跨线，管线直径为2寸)、调节阀C 5(简称TV-C)以及增加控制模块(夹套温度控制器TIC-1C)，可消除因负荷低和开工阶段带来的温度不稳定控制，参见图1。

图2是反应温度逻辑控制系统示意图，增加副线后，反应器温度通过反应器主温度控制器TIC进行设定，反应器主温度控制器TIC的输出值作为夹套温度控制器TIC-1A或TIC-1C的设定值，TIC-1A直接作用控制阀门TV-A，TIC-1C直接作用控制阀门TV-C，从而控制夹套水的流量；为保证夹套水流量的稳定，通过流量计(FI-1、FI-2)在FIC作用下直接作用控制阀门TV-B。

在反应开工阶段，由于夹套水冷水需求较低，而原有控制不能满足实际需求，反应温度不稳定，因此，反应器主温度控制器TIC选择TIC-1C控制(小流量控制)，TIC-1C调节阀门TV-C控制夹套冷水流量，保证反应温度稳定。当反应负荷继续提高，切换至由TIC-1A控制。TIC-1C切换至TIC-1A时，阀门TV-A和TV-C开度不变，TIC输出由TIC-1C切换至TIC-1A，TIC-1C置于手动模式，TIC-1A置于串级模式，此时两个控制器可实现无扰切换。

反应器1的温度由反应器主温度控制器TIC控制。按原设计当负荷低于设计负荷的75％时，阀门TV-A在较小开度范围内动作时，流量波动较大。现有控制负荷降低至原有设计之下时，由新的控制模块TIC-1C进行小流量控制，会使夹套水的小流量变化更加稳定，由TIC-1A(主流量控制器)和TIC-1C(旁路小流量控制器)综合作用，能起到相对精准的流量控制，从而控制相对稳定的反应温度，最大程度的避免反应器温度的波动。无论生产铬系还是齐格勒产品时，控制相对稳定的反应温度，可降低反应器操作难度，避免反应器因温度波动而引发的反应聚合物超温溶解堵塞的风险。

由于聚合反应是一个强放热反应，在低负荷运行时自身产生的热量不能满足反应温度的要求。按照原有设计该工艺在设计负荷的75％时，阀门TV-A小开度范围调节时，温度波动较大，在不投用开工加热器的情况下不能维持正常生产。使用新方案后，小流量调节稳定，使装置可以在低于原最低负荷(设计负荷的75％)下，稳定控制且产品合格。但是当负荷更低时(原设计负荷的60％，主要是由反应热量及系统热量损失确定的)，需要投用开车加热器维持反应温度。

本实用新型的优点如下：

(1)本实用新型主要通过增加夹套水跨线使反应器的温度波动较小，保证了产品的稳定性。

(2)本实用新型通过控制系统组态的修改，使两个控制阀门的切换没有任何干扰。小流量控制反应器温度，流量调节更灵敏、准确。

(3)本实用新型能维持反应在低负荷下运行时反应温度的控制，投用开工加热器由原来设计负荷的75％降低到60％，低负荷时大大降低反应器的能耗。

(4)操作控制中反应器的温度波动较小，能避免因反应温度的大幅度变化引起的结块堵塞，降低反应器操作风险。