目錄摘要.....................................................................................................11、合成加脂劑簡述...........................................................................21.1、概述....................................................................................21.2、幾種合成加脂劑產(chǎn)品介紹................................................31.3、合成加脂劑的生產(chǎn)原料....................................................32、硫酸和乙二醇的混合...................................................................42.1、流程圖和框圖的解析........................................................42.2、雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的特點與分析................................62.3、控制規(guī)律及控制器的確定................................................73、合成酯的合成...............................................................................73.1、工藝流程圖及框圖的解析................................................73.2、控制過程的解析................................................................93.3、控制規(guī)律及控制器的確定................................................94、加酯劑的合成...............................................................................94.1、過程流程圖和框圖的解析................................................94.2、控制方案的確定..............................................................104.3、控制算法及控制器的確定...............................................115、儀表選型.....................................................................................126、結(jié)語.............................................................................................15參考文獻(xiàn)...........................................................................................16摘要合成脂是皮革工藝中普遍采用的加脂劑，可以提高毛皮的質(zhì)地，可代替天然油脂用于皮革加油。將合成脂肪酸預(yù)熱加入酯化反應(yīng)器中，同時加入乙二醇和硫酸，將溫度升至110℃，此時有水流出，分析其酸值在25mg/1g酯以下，停止加熱放入合成脂貯槽。將合成脂放入皂化反應(yīng)器中加入堿液加熱至70℃攪拌0.5h既可。隨著社會不斷進步，經(jīng)濟飛速發(fā)展，無論是工業(yè)還是其它產(chǎn)業(yè)對生產(chǎn)的自動化程度和精度的要求越來越高。本設(shè)計詳細(xì)分析了合成脂的生產(chǎn)過程控制，通過比值控制和串級比值控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制，主控制器能改變比值控制器的輸入值，副回路相當(dāng)于一個定值控制系統(tǒng)，能在主控制器的控制下穩(wěn)定主動量與從動量的比值。關(guān)鍵詞：合成脂、自動化、比值控制、串級控制1合成加脂劑(syntheticfatliquor)是以石油或有關(guān)化學(xué)品為原料合成的一類皮革加脂劑，可代替天然油脂用于皮革加油。合成加脂劑的發(fā)展方向是高分子加脂劑，臺丙烯酸與長鏈丙烯酸酯生成的共聚物以及馬來酸酐與不飽和化合物的共聚物都是性能優(yōu)良的加脂劑，且能降低廢水的COD值。1.1、概述合成加脂劑按照可溶性可分為不溶于水的加脂劑和可溶于水的乳液加脂劑。(chlorinated，又稱合成牛蹄油，是平均十五個碳原子的直鏈烷烴與氯氣在紫外光照射下起反應(yīng)而制成，淡黃色油狀液體，密度1.04～1.08g/cm3，酰氯(alkylsulfonylchloride)，以平均十五個碳原子的直鏈烷烴或平均二十二個碳原子的直鏈烷烴與氯氣和二氧化硫在紫外光照射下進行氯磺?；?。淺棕色澄清的油狀液，相對密度(20℃1.06～1.08。不溶于水，磺酰氯基可以和皮纖維上的氨基生成共價鍵結(jié)合，是一種結(jié)合型加脂劑，也是一種油鞣革的合成鞣劑。的合成酯如合成鯨腦油；脂肪醇乙氧基化再磺化的產(chǎn)物如脂肪醇銨等產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。高分子加脂劑是新的發(fā)展方向，如丙烯酸與2長鏈丙烯酸酯以自由基聚合反應(yīng)生成的共聚物；馬來酸酐與不飽和化合物(CH＝CH-R)的共聚物。這兩種共聚物加脂時，加脂劑2吸盡較完全，廢水的COD值小。加脂后的革均具有密度小、可洗滌、疏水、吸水性小、透濕性小等特點。1.2、幾種合成加脂劑產(chǎn)品介紹⑴A-1型合成加脂劑主要由烷基磺酰胺乙酸鈉70～75和氯化石蠟25～30組成，是我國第一代合成加脂劑，也被稱作1號合成加脂劑。制備方法：液蠟—氯磺化—氨化—與一氯醋酸縮合—中和—與氯化石蠟混配—成品⑵SE系列合成加脂劑合成加脂劑SE是由多種合成加脂材料與助劑拼混而成的，亦屬于復(fù)合型加脂劑。主要組分有：較低碳鏈的石油烷烴，能滲入皮革內(nèi)層；中等碳鏈長度的氯化石蠟，含氯量20%左右，與皮纖維結(jié)合力強，使烷基磺酸銨，陰離子表面活性劑，使油脂均勻地分散于水中形成陰離子型乳液，促使油脂滲透；斯盤型非離子表面活性劑；抗氧劑等。1.3、合成加脂劑的生產(chǎn)原料⑴飽和烷烴適合作為合成加脂劑用的是機油、凡士林、石蠟這三個類型的分餾產(chǎn)物，其中的機油的用量最多。⑵氯代烷烴3皮革加脂用氯代烴類的原料是各種餾分的石蠟烴類，固體石蠟的碳數(shù)要求在C20~30，液體石蠟為C10~20。通過氯化獲得含氯量在10~40%范圍內(nèi)的氯化石蠟。⑶烷基磺酰氯烷基磺酰氯(RSOCl)是一種帶有活性基-SOCl、與皮革纖維22結(jié)合力較強的加脂劑，被稱為具有鞣性的加脂劑。⑷合成脂肪酸及其酯酸，碳鏈長度為C~C，可與乙二醇、聚乙二醇、甘油及醇胺類1220物質(zhì)反應(yīng)，獲得具有良好加脂效果的乙二醇酯、聚乙二醇酯、甘油脂和烷醇酰胺，反應(yīng)示意如下。2RCOOHHOCHCHOHRCOOCHCHOCOR2HO+++222222RCOOHHOCH2HOCHHO(CHCHO)nHRCOO(CHCHO)nCOR2HO+22222RCOOCH2HOCHRCOOCH2RCOOCHHOCH2RCOOH++HOCH2HOCH2RCOOHHNCHCHOHRCONHCHCHOH+H2O22222RCOOHHN(CHCHOH)+RCON(CHCHOH)H2O2+22222合成脂肪酸加脂劑可以用于各種皮革的加脂，如鉻鞣革、植鞣革及毛皮。加脂后的皮革柔軟，板面豐滿有彈性，無油膩感，革的粒面和絨面均有較好的光澤，并能提高皮革的防水性能，降低革的吸水性。長鏈合成脂肪酸是一種非水溶性軟蠟狀物。2.1、流程圖和框圖的解析在這個生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)工藝要求硫酸與乙二醇兩種物料流4量成2:1比例關(guān)系，一旦比例失調(diào)，就會影響生產(chǎn)的正常進行，影響產(chǎn)品質(zhì)量，浪費原料，消耗動力，造成環(huán)境污染，甚至產(chǎn)生生產(chǎn)事故。嚴(yán)格控制其比例，使其不進入爆炸范圍，對于安全生產(chǎn)來說十分重要。這種用來實現(xiàn)兩個或兩個以上參數(shù)之間保持一定比值關(guān)系的過程控制系統(tǒng)，均稱為比值控制系統(tǒng)。所以此控制系統(tǒng)選擇雙閉環(huán)比值控制為控制系統(tǒng)。其帶檢測點的工藝流程圖如圖1。圖1其方框圖如圖25+-W(s)W(s)W(s)Q1W(s)K+W(s)W(s)W(s)Q2-W(s)圖2從圖中可以看出，雙閉環(huán)比值系統(tǒng)和簡單系統(tǒng)有一個顯著的Q1）和一個Q2）組成，并通過比值器發(fā)生聯(lián)系。凡是兩個或多個參數(shù)自動維持一定比值關(guān)系的過程控制系統(tǒng)，均需采用比值控制系統(tǒng)。被控對象為電動閥支路的流量和變頻器－磁力泵支路的流量，每個支路上分別裝有流量傳感器對支路的流量進行測量，電動閥支路的流量是系統(tǒng)的主動量Q1，變頻器—磁力泵支路的流量是系統(tǒng)的從動量Q2。要求從動量Q2能跟隨主動量Q1的變化而變化，無論主回路或從動回路都有各自的調(diào)節(jié)對象，測量變送元件和調(diào)節(jié)器。應(yīng)該指出，系統(tǒng)中盡管有兩個調(diào)節(jié)器，它們的作用各不相同。調(diào)節(jié)器1和調(diào)節(jié)器2具有自己獨立的設(shè)定值，分別控制主動量回路和從動量回路。2.2、雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的特點與分析雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)能實現(xiàn)主動量的抗擾動、定植控制，使主、從動量均比較穩(wěn)定，從而使總物料也比較平穩(wěn)，這樣，系統(tǒng)6總負(fù)荷也將是穩(wěn)定。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)另一優(yōu)點是升降負(fù)荷比較方便，只需緩慢改變主動量控制器的給定值，這樣從動量自動跟蹤升降，并保持原來比值不變。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中的兩個控制回路是通過比值器發(fā)生聯(lián)系的，若除去比值器，則為兩個獨立的單回路系統(tǒng)。事實上，若采用兩個獨立的單回路系統(tǒng)同樣能實現(xiàn)它們之間的比值關(guān)系，但只能保證靜態(tài)比值關(guān)系。當(dāng)需要實現(xiàn)動態(tài)比值關(guān)系時，比值器不能省。2.3、控制規(guī)律及控制器的確定在雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中，要求主、從動回路穩(wěn)定各自的物料平衡，所以都選用PI控制規(guī)律。對于主動量回路，調(diào)節(jié)閥選用氣開式，一旦調(diào)節(jié)閥損壞，調(diào)節(jié)閥處于全關(guān)狀態(tài)，阻止硫酸的進入，從而保證了生產(chǎn)的安全，當(dāng)調(diào)節(jié)閥增大時，硫酸的流量增大，所以過程的特性為正，因此控制器為反作用式。對于從動量回路，由相同的方法可得控制器也為反作用式。3.1、工藝流程圖及框圖的解析在合成加脂劑的制造過程中，該過程是第一次發(fā)生反應(yīng)的過程，它的產(chǎn)物是下面過程發(fā)生的基礎(chǔ)，所以該過程特別重要，它直接影響了實驗的成敗。其工藝流程圖如圖3。7酸酯化反應(yīng)器圖3其系統(tǒng)框圖如圖4調(diào)節(jié)閥變送器圖483.2、控制過程的解析在該過程中，對于合成脂肪酸的控制，為了穩(wěn)定合成脂肪酸在反應(yīng)物中的占比為95%，而影響該比例的主要參數(shù)為合成脂肪酸的流量，所以合成脂肪酸的流量是主要的干擾。動范圍較大，擾動量主要為反應(yīng)產(chǎn)生的熱量以及蒸汽的流量。由于當(dāng)流量突變時，溫度傳感器還沒來得及反應(yīng)而導(dǎo)致生產(chǎn)損失，因此采用一個流量報警器來監(jiān)控蒸汽的流量。當(dāng)有了流量報警器且單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，它只用一個調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器也易于調(diào)整和投入使用，所以使用單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)。3.3、控制規(guī)律及控制器的確定對于合成脂肪酸的濃度的控制，調(diào)節(jié)閥選用氣開式，一旦調(diào)節(jié)閥損壞，調(diào)節(jié)閥處于全關(guān)狀態(tài)，阻止硫酸的進入，從而保證了生產(chǎn)的安全，當(dāng)調(diào)節(jié)閥增大時，硫酸的流量增大，所以過程的特性為正，因此控制器為反作用式，控制規(guī)律采用。對于溫度系統(tǒng)的控制規(guī)律及其控制器，其判斷方法與濃度的一樣，控制器采用反作用式，控制規(guī)律為。4.1、過程流程圖和框圖的解析在該過程中，合成酯和堿液在皂化反應(yīng)器中混合，并使溫度維持在70°-80°要的產(chǎn)物--合成加脂劑。其系統(tǒng)工藝流程圖如圖5。9堿液T0圖5其系統(tǒng)框圖如圖6蒸汽圖64.2、控制方案的確定在過程控制中單回路控制系統(tǒng)是過程控制中結(jié)構(gòu)最簡單的一10種形式，它只用一個調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器也只有一個輸入信號，從系統(tǒng)方框圖看，只有一個閉環(huán)。在大多數(shù)情況下，這種簡單系統(tǒng)已經(jīng)能夠滿足工藝生產(chǎn)的要求。但有些調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性雖然并不復(fù)雜，但控制的任務(wù)卻比較特殊，則單回路控制系統(tǒng)就無能為力了。另外，隨著生產(chǎn)過程向著大型、連續(xù)和強化方向發(fā)展，對操作條件要求更加嚴(yán)格，參數(shù)間相互關(guān)系更加復(fù)雜，對控制系統(tǒng)的精度和功能提出許多新的要求，對能源消耗和環(huán)境污染也有明確的限制。為此，需要在單回路的基礎(chǔ)上，采取其它措施，組成復(fù)雜控制系統(tǒng)，而串級控制系統(tǒng)就是其中一種改善和提高控制品質(zhì)的極為有效的控制系統(tǒng)。溫度和流量是工業(yè)生產(chǎn)過程中最常用的兩個參數(shù)，對溫度和流量進行控制的裝置在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的十分普遍。溫度的時間常數(shù)T一般很大，因此有很大的容積遲延，如果用單回路控制系統(tǒng)來控制，可能無法達(dá)到較好的控制質(zhì)量。而串級控制系統(tǒng)可以用一般常規(guī)儀表來實現(xiàn)，成本增加也不大，卻可以起到十分明顯的提高控制質(zhì)量的效果，因此往往采用串級控制系統(tǒng)對溫度進行控制。在該過程中，為了防止當(dāng)流量突變時，溫度傳感器還沒來得及反應(yīng)而導(dǎo)致生產(chǎn)損失，因此采用一個流量報警器來監(jiān)控蒸汽的流量。同時由于溫度的要求較嚴(yán)，溫度的波動范圍小，且主要的干擾--流量的慣性較大，時間常數(shù)較長，所以在使用了流量報警器的同時，還需要使用串級控制。其中反應(yīng)產(chǎn)生的熱量及壓力變化引起的熱量的變化為副回路的主要擾動，蒸汽流量和熱量的變化所引起的溫度的變化為主回路的主要擾動。4.3、控制算法及控制器的確定11因此選用PI或PID主要是為了保證主參數(shù)的控制質(zhì)量，可以在一定的范圍內(nèi)變化，允許有余差，因此只要選用P控制規(guī)律就可以了，一般不引入積分和微分控制，積分控制會延長控制過程，減弱副回路的快速作用，微分控制會使調(diào)節(jié)閥動作過大，對控制不利。對于副回路控制，當(dāng)調(diào)節(jié)閥開度增大時，蒸汽流量增大，溫度升高，故副過程的系數(shù)為正，要整個副回路為負(fù)反饋，則要求控制器為反作用式；管內(nèi)溫度升高，反應(yīng)器內(nèi)溫度也升高，為保證整個回路為負(fù)反饋，則主調(diào)節(jié)器應(yīng)為反作用式。合成加脂劑的合成過程是一個化學(xué)過程，任何化學(xué)過程都要受到許多因素的影響，主反應(yīng)與副反應(yīng)的速度都受到這些因素的制約，因此，我們必須從生產(chǎn)工藝過程出發(fā)，在防止其他因素的影響下，力求生產(chǎn)效率高，保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定安全，為了對監(jiān)控系統(tǒng)進行科學(xué)地設(shè)計我們必須第一合成加脂劑的基本原理有充分的了解，這也是過程控制人員設(shè)計調(diào)試時所必須掌握的。在控制系統(tǒng)中，一次儀表及其測量點的位置的選擇是非常重要的，她直接關(guān)系到系統(tǒng)能否可靠運行，因此，我們在選擇儀表時，應(yīng)主要著眼于盡可能地減小測量滯后，同時也要裝配維修方便。在本系統(tǒng)中，主要需要檢測點之一就是溫度的檢測。因為他們的測量范圍都