自动监控与安全联锁

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1、聚合工艺的自动监控与安全联锁根据国家安监总局《关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》（安监总管三〔2009〕116号）和省安监局《关于规范化工企业自动控制技术改造工作的意见》（苏安监〔2009〕109号）等文件精神，聚合工艺、高危储存设施重点参数应实行自动监控。第一部分聚合工艺常见的聚合方法有本体聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合等四种。表1四种常用聚合方法的比较：聚合方法本体法溶液法乳液法悬浮法引发剂种类油溶性油溶性水溶性油溶性温度调节难稍易，溶剂为载热体易，水为载热体易，水为载热体分子量调节

2、难，分布宽，分子量大易，分布窄，分子量小易，分布宽，分子量很大难（同本体法），分布宽，分子量大反应速度快，初期需低温，使反应徐徐进行慢，因有溶剂很快，选用乳化剂使速度加快快，靠水温及搅拌调节装置情况温度高，要强搅拌要有溶剂回收，单体分离及造粒干燥设备要有水洗，过滤干燥设备聚合物性质高纯度，可直接成型，混有单体，可塑性大要精制，溶剂连在聚合物端部，有色、聚合物低需除乳化剂，分离未反应单体易，热与电稳定性差高纯度，宜于成型，直接得粒状物，水洗，干燥易，可制发泡物，此本体发含单体少实例聚合物溶于单体聚甲基丙烯酸甲

3、酯，聚苯乙烯，聚乙烯基醚，聚丙烯酸酯中压聚乙烯，聚醋酸乙烯，聚丁二烯、聚丙烯酸、乙丙橡胶丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚体聚苯乙烯、聚醋酸乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯聚合物不溶于单体高压聚乙烯、聚氯乙烯低压聚乙烯、丁基橡胶、聚异丁烯聚氯乙烯、聚丙烯腈由某一原因引起反应温度失控后，反应温度、反应速度、反应放热速率将形成一个闭环的正反馈（恶性循环），最终发生暴聚、暴沸事故。采用计算机系统(DCS、PLC)来实行生产控制和安全联锁。为了防止一套计算机系统发生故障引起的事故，亦可将安全

4、联锁计算机系统设计为独立的系统（SIS）。聚合工艺应重点监控的工艺参数有：反应釜内的温度、压力，搅拌器转速，加入反应器的聚合单体或引发剂的流量，冷却水流量等。一、聚合工艺重要工艺参数的监控重要工艺参数的监测及控制：反应条件在设计允许范围内的控制手段。若条件已超出允许范围，达到不可控的程度，则应通过安全联锁来保证系统的安全。（一）反应器温度监控图1聚合工艺反应器温度控制流程图图2聚合工艺温度控制曲线说明：1.本温度控制流程是在反应正常，反应器温度可控的情况下设计的。若由于种种非正常情况引起反应超温，则需通过安

5、全联锁系统来解决。2.反应过程中单体或引发剂的量是根据工艺要求定量，连续加入或滴加。3.控制过程如下：⑴反应物料加入反应器后，由于温度较低，反应无法进行。此时蒸汽调节阀TV2打开，开始对反应器内物料进行加热。TV2的开度根据工艺要求的升温曲线由计算机自动调节。在加热过程中，TV1始终在关闭状态。⑵当反应器物料温度达到工艺要求的反应起始温度T1时，蒸汽调节阀TV2关闭，此时反应已开始，随着反应进行，反应器内温度继续升高。⑶当反应器内温度达到工艺要求的反应温度T2时，冷却水调节阀TV1从关闭状态转入调节状态。通

6、过计算机对其开度的调节使反应温度控制在工艺要求的反应曲线附近允许范围内，直至反应到达终点（t2）。⑷当反应到达终点（t2）时打开（全开）TV1，使物料温度下降至出料温度T3时，出料。⑸对于溶液聚合工艺，由于反应热可通过溶剂的蒸发带走，因此反应温度除通过夹套、盘管中的冷却水流量来进行调节外，更大程度上可通过回流冷凝器的冷却水的量来进行调节。TV1，TV3除可以同时调节外，更多的可以进行双程调节，如计算机先可通过TV3进行温度调节，此时TV1在关闭状态，当TV3开度100％（全开）时反应温度还高于设定值T1时即

7、TV1开始进行调节，TV1的设定温度T1’比T1稍高一些，但必须在反应温度的允许范围内。（二）反应器的压力监控1.对于一般的聚合工艺，反应釜的温度与压力是一一对应的，因此只需控制反应温度在正常范围内，反应压力也就控制在正常范围内。因此只要在反应釜上设一压力表（或压力传感器）就可以实现反应压力监测了。如果发现温度正常，但压力超高的异常情况，计算机会自动启动压力安全联锁系统，使压力降至设备允许的安全范围内。2.对于反应压力主要来源于工艺压缩机的聚合工艺（如高压聚乙烯反应）。图3聚合工艺压力控制流程图说明：由于考

8、虑到生产过程中的一些不稳定因素以及工艺压缩机使用一段时间后，其能力的正常下降，设计选用的工艺压缩机其公称能力一般均比工艺要求高10％～30％。因此通过计算机调节工艺压缩机系统的旁通调节阀的开度，就能实现反应器压力的调节。图4单体或引发剂流量控制流程图说明：将检测到的流量信号送给计算机，由计算机通过与流量的工艺给定值进行比较，后发出差值信号，给执行结构――流量调节阀FV。通过改变流量调节FV阀的开度，使进入反应器的