[发明专利]一种应用于PVC干燥流化床的智能控制系统

说明书

一种针对PVC干燥流化床装置的智能控制系统，所要解决的问题是克服流化床装置的多重不可测特性、工艺复杂且控制过程冗长响应滞后的问题，从而减少蒸汽消耗提升产品品质。采用的技术方案是：首先通过物料浓度软测量模块并结合当前实际浆料流量，确定进入系统的实际进料量，达到干燥所需热量的初步预估。其次通过分析流化床特性，统计床内物料停留受热段时长内的所有预估实际进料量、热水、热风、蒸汽等相关热源的数据，对床内停留物料所需热量和已受热量进行实时迭代计算，得出床内物料所需热量，对流化床核心床温进行修正。再次通过床温、流化床工艺设计热源占比及装置流化热源限制条件，分配各热源的对应热量变化，指导蒸汽阀门调节蒸汽用量。

技术领域

本发明涉及氯碱化工技术领域，尤其涉及一种基于多种不可测量因素耦合及工艺耦合的聚氯乙烯干燥优化方法的智能控制系统。

背景技术

聚氯乙烯（Polyvinyl chloride)，英文简称PVC，是氯乙烯单体（VCM）在过氧化物、偶氮化合物等引发剂或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。PVC曾是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛。我国聚氯乙烯主要有两大消费市场：硬制品和软制品。硬制品主要是各种型材、管材、板材、硬片和吹塑制品等;软制品主要为各种用途的膜、电线电缆、人造革、织物涂层、各类软管、手套、玩具、铺地材料、塑料鞋以及一些专用涂料和密封剂等。中国自行设计的 PVC生产装置于1956年在辽宁锦西化工厂进行试生产，于1958年3000t装置正式工业化生产，截至2020年全国聚氯乙烯产能已达2568万吨。由于聚氯乙烯的原料很大部分（约57%质量占比）是制碱工业必然伴生副产物氯气，不仅原料来源丰富，而且也是发展氯碱工业、平衡氯气的很重要的产品之一。

聚氯乙烯干燥是制备聚氯乙烯产品的最终决定性环节。聚氯乙烯成品质量对于下游硬制品和软制品制造连续性及成品质量有很大影响。聚氯乙烯成品国标优等品挥发份指标为0.4%。但自1956年氯碱化工行业在中国起步至今，因聚氯乙烯成品4%以内的挥发份均为物料内部结合水，干燥难度较大，企业为保证成品的优级品率，聚氯乙烯成品挥发物指标一直被控制在0.15%以下。在实际生产中，成品挥发物指标过低会让聚氯乙烯成品产生大量静电，物料会被吸附在装置和振动筛，造成系统下料不畅，甚至严重会导致系统堵塞停车。国内很多工艺设计甚至会为了克服静电过大，物料下料补偿问题而增加蒸汽增湿器，实质上是物料干燥过程控制不精确，只能被动的为了保证成品优级品率在花费更多的蒸汽将物料干燥的过干，再去增加物料含水，多耗费能源的条件下反而未能达到最优控制目标。其次物料过度干燥容易导致聚氯乙烯成品黑黄点杂质超标，下游加工出来成品管材、软制品存在明显瑕疵，降低成品品质。

当前整个行业的物料干燥装置基本处于纯手动控制状态，影响物料干燥无法投入自动的主要影响因素有：①物料浆料浓度不可在线测量；②物料孔隙率及细度等物理性质不可在线测量；③干燥装置工艺各异，物料干燥时间过长，整个干燥过程把握难度大；④热源种类较多且相互耦合严重。对于这类工艺复杂、耦合严重、整个控制过程冗长且存在多种不可测量的关键影响因素控制系统，控制难度极大，也造成了从行业起步到已经年产百万吨级大型工业化后，50多年该问题一直无法得到有效解决的情况。

发明内容

本发明所要解决的问题是：发明一种针对流化床装置的智能控制系统，克服该装置的多重不可测量特性、工艺复杂且控制过程冗长，过程控制响应难度大的问题，实现装置的智能化控制，大大提升产品品质的稳定性与均一性，达到减少蒸汽消耗，提升产品品质，稳定装置长周期运行的目标。

为了解决物料浆料浓度不可测量特性，本发明采用离心机运行参数开发出一种软测量方法来表征物料浓度，克服物料浆料浓度变化导致的干燥系统进料量不可测量问题。

为解决物料孔隙率及细度等物理性质不可在线测量特性，发明了结合装置负荷因素的水分含量预测模块，解决了在加热终端水分含量无法测量且根据物料物理性质变化不可在线测量特性做出无法及时响应的缺陷。