[发明专利]一种烯烃聚合温度控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及间歇聚合反应中的聚合温度的控制方法，属生产过程自动控制领域。具体涉及小型烯烃聚合装置中主要设备聚合釜反应温度的控制方法及装置。

技术背景

聚合反应过程是化学工业过程中比较复杂和典型的一类工业过程。聚合反应通常是放热反应，聚合物的分子量及其分布对温度十分敏感。单体在聚合反应中转变为聚合物的速度，不仅与反应温度、引发剂(或催化剂)的种类和用量有关，而且与反应中单体压力有关。在间歇聚合操作中，反应不是均匀进行的，聚合反应热的释放量会出现最大值。间歇聚合操作是聚合物在聚合反应器中分批生产的，即在一反应器中加入单体、引发剂(或催化剂)，反应介质等原料后，控制反应条件，使之进行聚合反应，当反应达到要求的转化率时，将聚合物自反应器中卸出，因此进行了如下循环操作：进料→反应→出料→清理。显然在每一反应周期中，只有一部分时间是用来进行聚合反应的，且反应条件要经过升温、恒温、降温三个阶段，所以反应条件在整个反应周期中是变化的。因此间歇聚合操作不易实现操作过程的全部自动化。

常规的聚合反应控制方法是在聚合釜夹套中通入蒸汽或冷水实现对反应过程的升温(加热)和降温(撤热)，聚合釜主要用于各种不同类型的催化剂的评价工作，它的用途就决定了每次反应所加入的催化剂品种不一定相同，这就使得反应过程的所放热量无法估算，即使同种类型的催化剂，其每批的活性和加入量也不相同；对于活性高者，其放出的反应热必然多，反之则减少；再者，对于化工过程中聚合反应的机理，还存在许多未知的因素和有待研究的问题，因此，整个过程对象的模型无法建立。如果反应剧烈，撤热不及时，就极易导致超温或爆聚，而使聚合温度失控。因此聚合反应釜首要的问题是如何有效的排除聚合反应热以及保持规定的反应温度，减少温度的波动，提高聚合温度的控制精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中聚合反应剧烈，加热和撤热过程中温度波动过大，造成的对于聚烯烃产品性能和质量的不良影响。本发明提供了一种聚合温度的智能控制方法，该控制方法能够使得间歇聚合反应中的聚合温度实现精确控制。另外，本发明还提供了一种烯烃聚合反应的控制装置。

本发明的目的之一通过以下技术方案来实现：在一个由工程师站、小型PLC控制系统、温度仪表、压力仪表和气体流量控制器，电磁阀组成的硬件系统中，提供了一种温度控制方法，该方法被控变量是温度，通过设计的温度智能控制模块(TC)(通过控制软件编程实现的软控制器)，在聚合反应过程中，根据温度波动的偏差和斜率，控制热水阀、内冷水阀及外冷水阀的打开时间，从而实现间歇聚合反应中的聚合温度的精确控制及升温、恒温、降温三个阶段的连续自动控制。

具体的，一种烯烃聚合温度自动控制系统，所述系统包括，

聚合釜R，温度仪表T、压力仪表P和气体流量控制器FC，电磁控制阀组V1-V3；变频调速搅拌电机(M)；以及温度控制单元；

所述聚合釜包括进料口，出料口，原料气入口，气体出口，以及冷，热水入口/出口；所述的温度仪表元件(T)插在所述聚合釜内，用于测量聚合釜内反应温度；所述温度控制器TC用于控制所述聚合釜温度；所述压力仪表P用于测量釜内气体压力；所述气体流量控制器FC安装在所述原料气入口处，用于控制气体流量；所述电磁控制阀组V1-V3设置在所述冷，热水入口线路中；

所述温度控制单元即：温度智能控制模块(TC)(通过控制软件编程实现的软控制器)，包括数据处理控制模块；所述温度仪表T、压力仪表P和气体流量控制器FC和电磁控制阀组V1-V3分别与所述数据处理控制模块连接，所述温度仪表T和压力仪表P将测量值输入数据处理控制模块，经数据处理后，所述数据处理控制模块输出控制信号给所述的气体流量控制器FC和电磁控制阀组V1-V3；进行冷热水加入量的调节，实现实时温度控制。

所述聚合釜的釜体内包括内冷水管6及搅拌7，搅拌由变频器调速控制。

本发明为了实现高效的制冷效果，所述聚合釜还设置有外部制冷部件，包括聚合釜夹套8，聚合釜夹套8内有外冷水盘管9；用于外部制冷。

本发明的第二个发明点是一种烯烃聚合温度自动控制方法，方法是在间歇聚合反应中，设定被控变量为温度，测量温度数值，并根据温度波动的偏差和斜率，控制热水阀、内冷水阀及外冷水阀的打开时间，从而实现间歇聚合反应中的聚合温度的精确控制及升温、恒温、降温三个阶段的连续自动控制。

所述的一种烯烃聚合温度自动化的控制方法，包括，

1.初始化并设定温度数值：设定预升温温度T1_sp，恒温反应温度T2_sp；