一、前言
聚氯乙烯樹脂（PVC）是我國重要的有機(jī)合成材料，其產(chǎn)品具有良好的物理性能和化學(xué)性能，廣泛用于工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)、日用生活、包裝、電力、公用事業(yè)等領(lǐng)域。
PVC生產(chǎn)過程為間歇式分階段遞進(jìn)模式，若采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對PVC聚合過程進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)控制，不但能解決人工手動(dòng)操作控制效果差的問題，而且可減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高自動(dòng)化水平、穩(wěn)定生產(chǎn)。DCS系統(tǒng)的日益完善為PVC聚合反應(yīng)自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)提供了極大的便利。
二、生產(chǎn)工藝簡介
PVC的聚合基本方法有四種：懸浮聚合、乳液聚合、本體聚合和溶液聚合，目前我國主要采用懸浮法生產(chǎn)PVC。本文主要介紹懸浮法生產(chǎn)工藝的控制解決方案。
懸浮聚合的工藝流程圖如下：
三、行業(yè)現(xiàn)狀 目前國內(nèi)懸浮法PVC生產(chǎn)廠家經(jīng)過幾十年的消化和吸收國外的技術(shù)，先后研制成功了13 M3、30M3、48M3和70M3等懸浮法PVC生產(chǎn)裝置。浙大中控等國內(nèi)知名DCS廠商積極和國內(nèi)部分PVC生產(chǎn)廠商合作，利用自身控制技術(shù)的優(yōu)勢，將大釜技術(shù)小釜化，積極推廣小釜的密閉進(jìn)料、釜底注水、全自動(dòng)批量控制等先進(jìn)技術(shù)，在西化、株化和福二化等廠家獲得成功。
四、控制難點(diǎn) PVC生產(chǎn)一般要求控制系統(tǒng)必須具有批量管理功能，實(shí)現(xiàn)配方的管理和順序生產(chǎn)過程的調(diào)度，具有功能強(qiáng)大和豐富的人機(jī)對話功能、故障處理機(jī)制、多個(gè)反應(yīng)釜間的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)管理功能、設(shè)備管理功能和事故緊急處理等。對自動(dòng)加料的控制精度和穩(wěn)定性、快速升溫和平穩(wěn)過渡，聚合反應(yīng)溫度控制等也有很高的要求。
五、控制方案及實(shí)現(xiàn) PVC聚合裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)由以下幾個(gè)子系統(tǒng)組成：
1. 聚合釜進(jìn)料控制；
2. 聚合釜溫度控制；
3. 聚合釜釜底注水控制；
4. 自動(dòng)出料及回收系統(tǒng)控制。
部分控制流程圖畫面如下：
上述子系統(tǒng)中，聚合釜進(jìn)料控制采用批量自動(dòng)控制，聚合釜溫度采用自動(dòng)控制，由于控制方案比較復(fù)雜，無法用常規(guī)控制方案實(shí)現(xiàn)，因此我們采用浙大中控 DCS上的控制算法組態(tài)語言（自定義SCX語言）實(shí)現(xiàn)。
5.1 聚合釜溫度控制方案
PVC聚合釜溫度的控制在反應(yīng)過程中基本上采用了釜內(nèi)溫度與夾套溫度的串級調(diào)節(jié)方案，以聚合釜內(nèi)溫度為主調(diào)參數(shù)，夾套溫度為副調(diào)參數(shù)。考慮冷卻水溫度較高，控制效果不理想，參照70m3的溫控原理，采用內(nèi)冷單獨(dú)控制方式。
5.2 先進(jìn)控制方案
針對常規(guī)串級控制方案不能有效實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，我們可以采用類似于傳統(tǒng)的串級PID控制形式的串級預(yù)測函數(shù)控制方法進(jìn)行控制（即APC-PFC控制工程軟件包）。其具體實(shí)現(xiàn)可參見網(wǎng)站W(wǎng)WW.SUPCON.COM 的解決方案中有關(guān)文章。
六、控制實(shí)施效果 按照以上懸浮法工藝介紹的控制模式，采用單元順控模塊方式在福州某廠6臺30m3聚合釜生產(chǎn)裝置上投入使用，實(shí)現(xiàn)了PVC生產(chǎn)的全自動(dòng)批量控制，達(dá)到了預(yù)期的控制要求，取得了良好的控制效果。它的成功應(yīng)用使6臺聚合釜具有很強(qiáng)的協(xié)調(diào)調(diào)度功能，大大縮短了加料和出料回收時(shí)間；同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠，自動(dòng)化程度得到了很大的提高，控制精度達(dá)到拐點(diǎn)超調(diào)小于0.5℃，保溫小于±0.2℃。
懸浮法聚合控制曲線 七、典型應(yīng)用一覽1.杭電化PVC聚合項(xiàng)目
2.遵義堿廠PVC聚合項(xiàng)目
3.西安化工廠SPVC聚合
4.株洲化工廠老聚合改造
5.太原化工廠PVC聚合
6.福州二化1萬噸/年P(guān)VC技改及四臺PVC聚合釜改造
7.江蘇北方氯堿集團(tuán)樹脂廠PVC聚合
8.四川金路PVC聚合
