1、目 錄緒論11生產(chǎn)過程和生產(chǎn)工藝211聚氧乙烷類非離子表面活性劑生產(chǎn)過程212生產(chǎn)工藝22表面活性劑生產(chǎn)過程控制分析22.1原料與環(huán)氧乙烷的配比控制222反應(yīng)過程的溫度控制52.3反應(yīng)器的壓強控制74.儀表選型85.總結(jié)11參考文獻(xiàn)12緒論表面活性劑是指具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，并能 使表面張力顯著下降的物質(zhì)。聚氧乙烯型非離子表面活性劑是用具有活潑氫原子的疏水性原料與環(huán)氧乙烷或聚乙二醇進(jìn)行反應(yīng)制得的。全世界環(huán)氧化加成物（主要是環(huán)氧乙烷加成物）類表面活性劑的年消耗量約在300萬噸左右（約占表面活性劑總消耗量的1/4）。其中，聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑是這類表面活性劑的主要

2、品種，它的工藝生產(chǎn)過程及工藝上對控制參數(shù)的要求是十分嚴(yán)格的。本設(shè)計主要講述的是聚氧乙烷類非離子表面活性劑生產(chǎn)過程，通過比值控制和串級控制來控制反應(yīng)器中的溫度、液位、流量和壓強等量來維持穩(wěn)定的反應(yīng)條件。聚氧乙烷類非離子表面活性劑生產(chǎn)過程主要是通過比值控制，來嚴(yán)格控制兩種原料的比例，同時溫度傳感器來檢測反應(yīng)器中溫度，壓力傳感器來檢測反應(yīng)器中壓強從而達(dá)到精確控制聚氧乙烷類非離子表面活性劑生產(chǎn)過程的目的。1生產(chǎn)過程和生產(chǎn)工藝11聚氧乙烷類非離子表面活性劑生產(chǎn)過程 聚氧乙烷類非離子表面活性劑生產(chǎn)過程是將疏水原料經(jīng)加熱后噴入反應(yīng)器中，此時根據(jù)原料量加入0.5的環(huán)氧乙烷（環(huán)氧乙烷易燃燒和爆炸），在反應(yīng)器中反

3、應(yīng)，此反應(yīng)是在高溫、壓力和催化劑存在下進(jìn)行，反應(yīng)過程大量放熱，通過熱交換器維持反應(yīng)器內(nèi)溫度150，壓力0.05Mpa。當(dāng)?shù)扔嬃康沫h(huán)氧乙烷加完后溫度持續(xù)下降到100時將反應(yīng)器內(nèi)原料輸出。12生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝上要求1. 反應(yīng)溫度維持在150175，溫度誤差大于5時應(yīng)會自動提示報警。2. 反應(yīng)器內(nèi)壓力維持在0.050.5MPa。3. 環(huán)氧已烷占原料量的0.5。2表面活性劑生產(chǎn)過程控制分析2.1原料與環(huán)氧乙烷的配比控制被控量：原料與環(huán)氧乙烷的輸出量被控對象：閥門使用雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，由于環(huán)氧乙烷占原料總量的0.5，它們之間的比值差距非常大，當(dāng)環(huán)氧乙烷的輸出量發(fā)生變化時原料的輸出量將劇烈變化不利于系統(tǒng)

4、的穩(wěn)定，所以在此不應(yīng)選擇雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)而應(yīng)選擇單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。主動量原料的輸出量是開環(huán)的，從動量環(huán)氧乙烷的輸出量按一定的比值0.5隨原料的輸出量而變化，當(dāng)原料的輸出量不變而環(huán)氧乙烷的輸出量受到擾動時，則可通過環(huán)氧乙烷的輸出的閉合回路進(jìn)行定值控制，使環(huán)氧乙烷的輸出量調(diào)回到原料的輸出量的給定值上兩者的流量在原數(shù)值上保持不變。當(dāng)原料的輸出量受到擾動時，使環(huán)氧乙烷的輸出量跟隨原料的輸出量而變化從而保證原設(shè)定的比值不變。當(dāng)環(huán)氧乙烷的輸出量和原料的輸出量同時受到擾動時，環(huán)氧乙烷的輸出回路在克服擾動的同時，又根據(jù)新的給定值，使主從動量在新的流量數(shù)值的基礎(chǔ)上保持原設(shè)定值的比值關(guān)系。對于主動量，調(diào)節(jié)閥選

5、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)，阻止原料的進(jìn)入，從而保證了生產(chǎn)的安全，當(dāng)調(diào)節(jié)閥增大時，原料的流量增大，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。在這個生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)工藝要求原料與環(huán)氧乙烷兩種物料流量200：1比例關(guān)系，一旦比例失調(diào)，就會影響生產(chǎn)的正常進(jìn)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，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)選擇單閉環(huán)比值控制為控制系統(tǒng)。其帶檢測點的工藝流程圖如圖1-1。圖1

6、-1工藝流程圖其方框圖如圖1-2。圖1-2單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方框圖Wc2為控制器，Wv回路的開方器，Wm1、Wm2分別為主從測量變送器，K是比值控制器的比值。Q1、Q2分別是原料和環(huán)氧乙烷的輸出量。22反應(yīng)過程的溫度控制該過程的溫度控制，主要有兩個，一個是反應(yīng)開始前對原料的預(yù)加熱，另一個則是反應(yīng)器內(nèi)的溫度控制。221原料的預(yù)加熱該反應(yīng)過程的溫度控制為150，預(yù)加熱的對溫度的要求精度并不高，所以原料溫度達(dá)到80-90即可，可采用串級控制系統(tǒng)。主被控參數(shù)為原料的溫度加熱水流出時的溫度，副被控參數(shù)為加熱水流出時的溫度。把原料溫度作為加熱水流出時的溫度調(diào)節(jié)器的給定值，控制參數(shù)為加熱水流量。此時閥門的選

7、擇應(yīng)為氣關(guān)閥，調(diào)節(jié)閥損壞，調(diào)節(jié)閥處于全開狀態(tài)，仍然對原料進(jìn)行加熱，防止產(chǎn)生生產(chǎn)事故。預(yù)加熱控制流程圖如圖： 圖2-1預(yù)加熱工藝流程圖222反應(yīng)器的溫度控制該反應(yīng)要求溫度維持在150，溫度波動范圍較小，擾動量主要為反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，這里通過熱交換器來維持反應(yīng)器中溫度的恒定。這里選取反應(yīng)器溫度為主被控參數(shù)，選取冷卻水流出時溫度為副被控參數(shù)，把反應(yīng)器內(nèi)的溫度作為冷卻水流出溫度的給定值。其工作過程是：當(dāng)處在穩(wěn)定工況時反應(yīng)器內(nèi)物料的流量和溫度不便，反應(yīng)器溫度和冷卻水流出時的溫度處于相對平衡狀態(tài)，調(diào)節(jié)閥保持一定的開度，此時反應(yīng)器溫度穩(wěn)定在給定值上當(dāng)擾動破壞了平衡時串級控制便開始了其控制過程。這里選擇前饋串級

8、控制來調(diào)節(jié)其反應(yīng)溫度的恒定，因其低溫度原諒的不斷加入反應(yīng)過程的干擾度大大加強，所以需要加入前饋來讓反應(yīng)過程更加靈敏迅速。此時閥門的選擇應(yīng)為氣關(guān)閥，調(diào)節(jié)閥損壞，調(diào)節(jié)閥處于全開狀態(tài)，仍然對反應(yīng)器進(jìn)行降溫，防止產(chǎn)生生產(chǎn)事故。反應(yīng)器溫度控制流程圖如圖：圖2-2反應(yīng)器溫度控制工藝流程圖其方框圖如圖2-3：圖2-3前饋串級控制系統(tǒng)方框圖2.3反應(yīng)器的壓強控制該反應(yīng)要求反應(yīng)過程中壓力0.05Mpa，此時只需使用一個單回路控制系統(tǒng)即可路來控制即可實現(xiàn)其效果。反應(yīng)器的壓強控制流程圖如下圖：圖2-4壓強控制系統(tǒng)流程圖其方框圖如下： 圖2-5單回路控制系統(tǒng)方框圖4.儀表選型聚氧乙烷類非離子表面活性劑的合成過程是一個

9、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(jìn)行科學(xué)地設(shè)計，我們必須對聚氧乙烷類非離子表面活性劑生產(chǎn)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。因為他們的測量需求是150，所以我采用分度號為Pt100的鉑

10、電阻作為傳感器，鉑電阻的阻值R與溫度基本成線性關(guān)系，且線性度好，特別是在溫度不太高的范圍內(nèi)，可以認(rèn)為是線性的，并且鉑的穩(wěn)定性很高，特性的重復(fù)性強。在此設(shè)計中溫度測量采用JY5015，熱響應(yīng)時間小于0.06S，測量范圍為-200-500.根據(jù)聚氧乙烷類非離子表面活性劑的生產(chǎn)要求，我們設(shè)有超限聲光報警系統(tǒng)，當(dāng)監(jiān)控參數(shù)超出報警上下限設(shè)定值是，電笛響起，報警指示燈亮，并且報警器的靈敏度要求要高。本設(shè)計所用的儀器儀表如下表1。表1儀器儀表的選型元器件名稱型號參數(shù)數(shù)量溫度測量器JY5015熱電偶，溫度范圍0800，防護(hù)等級：IP65，防爆等級：dIIBT4，精度：0.1%，能多點測量4溫度控制器AI-50

11、8防護(hù)等級：表殼IP53，量程范圍：-100230，0.3級精度4流量測量器2HQ3512防護(hù)等級IP67，行程精度：1%,轉(zhuǎn)矩精度：10%，輸出轉(zhuǎn)速：5/14，全程時間：30S4流量控制器7ME6910環(huán)境溫度0500，外殼防護(hù)等級：IP65，耐壓：2MPa3開方器DJK1000輸入信號1-5v，DC環(huán)境溫度0-503比值控制器BURKERT8601比列電磁閥，PWM頻率無限可調(diào)，可選RS232、RS485接口1報警器TAD-167溫度超過設(shè)置上下限時報警，監(jiān)測溫度-50+150，報警音量：120分貝，測量精度：0.125.總結(jié)方案評價及改進(jìn)方向：本系統(tǒng)能將表面活性劑反應(yīng)器溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，

12、并且有較快的抗干擾能力減小純滯后時間。改進(jìn)主要針對對反應(yīng)器壓強和溫度的控制的靈敏度的提高 。 收獲及體會 ：通過這次的課程設(shè)計，我又回顧了學(xué)過的過程控制系統(tǒng)，加深了一些印象，也使我在學(xué)習(xí)書本知識的同時學(xué)會了將書本上的知識應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，在實際生產(chǎn)中拓展自己的能力和自己的學(xué)習(xí)熱情。通過這幾天的忙碌，我學(xué)會了許多我們在課堂上面學(xué)不到的知識和能力。在我們做課程設(shè)計的時候我們將面對許許多多的系統(tǒng)傳遞函數(shù)，微分方程，校正仿真等問題，以及對一些軟件例如VISIO、CAD繪圖等常用設(shè)計軟件的使用，會畫系統(tǒng)流程圖和傳遞函數(shù)方框圖。這也就要求我們利用課上學(xué)習(xí)到的知識和自己的查閱資料的能力，綜合運用以前上課時老師教我們的分析方法去分析新的問題，從另一個方面加強了我的自學(xué)能力。通過這幾天的設(shè)計，我認(rèn)識到了和同學(xué)配合的重要性，在我們學(xué)習(xí)生活中，自己不可能是十全十美的，我們也不能憑借一個人的力量解決所有的問題，在學(xué)習(xí)生活中團(tuán)隊配合是十分重要的。在這次的課程設(shè)計中，我們一起討論，一起回顧以前學(xué)的過程控制相關(guān)知識，一起研究怎么畫圖，最終成功地研究出了成果，雖然由于經(jīng)驗不足，時間倉促，設(shè)計的不是很好，但是我們從中學(xué)到了很多有用的和寶貴的經(jīng)驗，我覺得這才是這次課程設(shè)計的目的所在。參考文獻(xiàn)1 劉德崢. 精細(xì)化工生產(chǎn)工藝學(xué)M，北京：化學(xué)工業(yè)出版