發(fā)布時(shí)間：2019-11-20 00:00

【摘要】：過氧化氫二異丙苯DCP (Hydrogenperoxide dicumyl benzene)在化工生產(chǎn)當(dāng)中使用相當(dāng)廣泛,在制作DCP的過程中,最難控制的是DCP氧化反應(yīng)過程,它是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、大慣性的過程,傳統(tǒng)的控制思路難以適應(yīng)復(fù)雜的控制系統(tǒng),因此,為了實(shí)現(xiàn)對DCP氧化反應(yīng)過程的最優(yōu)控制,本課題在傳統(tǒng)的工業(yè)控制基礎(chǔ)上研究先進(jìn)的智能控制算法,對實(shí)現(xiàn)高濃度、高產(chǎn)量、高效率的工業(yè)化生產(chǎn)具有重大的意義。本課題針對DCP氧化合成反應(yīng)過程,通過分析過程特性和關(guān)鍵參數(shù),進(jìn)行測控系統(tǒng)設(shè)計(jì),并主要進(jìn)行氧化反應(yīng)塔塔內(nèi)溫度控制策略研究。為提高生產(chǎn)效率并且得到高濃度的產(chǎn)物,構(gòu)建了基于PC+PLC的DCP氧化合成反應(yīng)過程監(jiān)控系統(tǒng)。完成的主要工作如下:對DCP氧化反應(yīng)過程的基本原理、工藝流程和操作方法進(jìn)行具體分析,研究影響DCP氧化反應(yīng)過程的關(guān)鍵參數(shù),根據(jù)參數(shù)的測量范圍進(jìn)行儀表選型。設(shè)計(jì)了以氧化反應(yīng)塔塔內(nèi)溫度為主參數(shù)、換熱器出口溫度為副參數(shù)的串級控制系統(tǒng),確定了控制策略。在控制策略的基礎(chǔ)上,研究構(gòu)建了基于TS模糊PID控制模型的氧化反應(yīng)塔塔內(nèi)溫度的控制策略,根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)、專家數(shù)據(jù)庫和大量的實(shí)際數(shù)據(jù),建立模糊控制器,使PID各個(gè)參數(shù)具有自適應(yīng)性,并在Matlab上進(jìn)行基于二階慣性環(huán)節(jié)的仿真,結(jié)果表明:在升溫階段有效的實(shí)現(xiàn)氧化反應(yīng)溫度的快速響應(yīng);在保溫階段有效的抑制了超調(diào),并始終將溫度誤差控制在±2℃范圍以內(nèi),實(shí)現(xiàn)了氧化反應(yīng)溫度的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。對DCP氧化合成反應(yīng)進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì),根據(jù)實(shí)際操作需求選擇西門子SIMATICS7-300PLC作為控制系統(tǒng)的核心控制器,并進(jìn)行了模塊選擇、I/O電路設(shè)計(jì)及硬件組態(tài)等。構(gòu)建PLC控制程序的框架,研究在變送器中數(shù)據(jù)采集與標(biāo)度變換的方法。并編寫DCP氧化合成反應(yīng)過程的PLC程序。構(gòu)建了 DCP氧化合成反應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與PLC間采用以太網(wǎng)通信協(xié)議。并以WinCC作為監(jiān)控系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺,構(gòu)建DCP氧化合成反應(yīng)過程的主流程界面、工藝數(shù)據(jù)設(shè)定界面、操作界面和報(bào)警記錄界面,實(shí)現(xiàn)流程監(jiān)控、界面操作,報(bào)警記錄等功能。運(yùn)行結(jié)果表明實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。
【圖文】：

氧化合成反應(yīng)過程是ＤＣＰ制取過程中最重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)，也是涉及到化學(xué)反應(yīng)的環(huán)逡逑節(jié)，為了制取濃度符合工藝要求的產(chǎn)品，需要對這兩個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行一定控制策略的研究。逡逑ＤＣＰ氧化合成反應(yīng)過程總流程圖如圖２－］所示。逡逑新鮮甲酵ＭｅＯＨ逡逑碳酸氡鈉邐邐邐邐邐逡逑１邐N邐N邐N邐N逡逑異丙苯ＣＭ邋Ｈ邋混合罐邐一—氧化反應(yīng)塔１邋＋氧化反應(yīng)塔２邋Ｈ邋ｇ化反應(yīng)塔３邋－？氧化反應(yīng)塔４逡逑Ｉ＾逡逑空氣逡逑ＣＨＰ９０濃縮塔？一邋ＣＨＰ８０濃綰塔ＣＨＰｒｏ濃縮堪？邐逡逑ＣＡ反應(yīng)器邋一＞ＣＡ水洗＆分離塔一？預(yù)混d0＆真空系統(tǒng)逡逑琦化鈉邐＜＝３逡逑去結(jié)晶＊一邐離心機(jī)邐—ＤＣＰ水洗８■分離塔—合成反應(yīng)釜逡逑＾Ｉ＾逡逑氫氧化鈉＆觸媒逡逑圖２－１氧化合成反應(yīng)過程總流程圖逡逑Ｆｉｇ２－１邋Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ邋ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ逡逑ＤＣ．Ｐ氧化反應(yīng)過程逡逑ＤＣＰ氧化反應(yīng)過程在整個(gè)ＤＣＰ制取過程中占有非常重要的地位，它是整個(gè)ＤＣＰ逡逑制取過程中的起始階段。經(jīng)過氧化反應(yīng)所生成的氧化反應(yīng)產(chǎn)物是合成反應(yīng)生成最終產(chǎn)逡逑物ＤＣＰ的主要反應(yīng)物料，氧化反應(yīng)進(jìn)行的順利與否直接關(guān)系到最終產(chǎn)物的品質(zhì)和產(chǎn)逡逑量。逡逑在工業(yè)化工生產(chǎn)的氧化反應(yīng)過程中，為了增加氧化產(chǎn)物產(chǎn)量、提高效率，一般有逡逑兩種方法：一種是提高氧化反應(yīng)塔的容積

逑另一種則是將一個(gè)很大的氧化反應(yīng)塔分為總體積相同的幾個(gè)氧化反應(yīng)塔１、２、３、４逡逑進(jìn)行多級氧化。多級氧化如圖２－１所示，多級氧化實(shí)際上是逐級氧化，將一次氧化反逡逑應(yīng)過程分解成多次氧化反應(yīng)過程。在連續(xù)氧化反應(yīng)過程中，為防止氧化反應(yīng)不夠徹底，逡逑不是完全氧化反應(yīng)反應(yīng)而造成副產(chǎn)物過多的情況，，因而將氧化產(chǎn)物進(jìn)行多次循環(huán)氧逡逑化，保證氧化反應(yīng)接近于完全氧化反應(yīng)，從而提高產(chǎn)物的濃度、提升產(chǎn)品質(zhì)量。于此逡逑同時(shí)也能提高產(chǎn)品產(chǎn)量，并極大的降低了氧化反應(yīng)過程所帶來的危險(xiǎn)性，使生產(chǎn)安全逡逑性得到了極大的保障。逡逑如圖２－１所示，主物料異丙苯ＣＭ和碳酸氫鈉在混合罐中充分混合后，將混合物逡逑料通入氧化反應(yīng)塔１。新鮮甲醇ＭｅＯＨ作為氧化反應(yīng)的必要條件之一將在反應(yīng)開始時(shí)逡逑分別通入氧化反應(yīng)塔１、２、３、４。混合物料和新鮮甲醇在空氣的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，逡逑經(jīng)過連續(xù)四次氧化反應(yīng)后生成氧化產(chǎn)物過氧化氫異丙苯ＣＨＰ。ＣＨＰ經(jīng)過三次濃縮、逡逑蒸餾后，將沸點(diǎn)低的物質(zhì)如多余的甲醇蒸發(fā)出去，得到高濃度的ＣＨＰ。因?yàn)閳D２－１中逡逑的氧化反應(yīng)塔１、２、３、４中進(jìn)行的氧化反應(yīng)完全相同
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP273;TP277;TQ241

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2563300