專利名稱：丙烯酸及酯裝置薄膜蒸發(fā)器夾套加熱介質(zhì)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動控制系統(tǒng)，更具體地說涉及一種丙烯酸及酯裝置中的自動控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在丙烯酸及酯裝置中，丙烯酸及酯產(chǎn)品精制后，所剩重組分需經(jīng)過進(jìn)一步提純回收丙烯酸及丙烯酸酯產(chǎn)品，丙烯酸及酯產(chǎn)品精制的塔底物料，具有粘度大、腐蝕性強(qiáng)等特殊物性，對此工序工藝設(shè)備要求較為苛刻。在丙烯兩步加氧法制丙烯酸及丙烯酸連續(xù)酯化法制丙烯酸酯的生產(chǎn)裝置中，采用薄膜蒸發(fā)器，對丙烯酸及酯產(chǎn)品精制后的塔底重組分進(jìn)一步提純回收。薄膜蒸發(fā)器的全名為機(jī)械攪拌式薄膜蒸發(fā)器，是一種在真空條件下，采用機(jī)械攪拌進(jìn)行降膜蒸發(fā)的高效蒸發(fā)器。薄膜蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)形式如圖I所示，包括分配器、旋流板分離器、分離筒、滑動刮板及溝槽、夾套加熱筒和電機(jī)減速器等。薄膜蒸發(fā)器的工藝物料蒸發(fā)過程為工藝物料連續(xù)進(jìn)入分離筒，在分配器上，均勻分布在筒體內(nèi)壁，在滑動刮板的推動下，在筒體內(nèi)壁加熱面上，形成很薄的液膜，內(nèi)筒抽真空，夾套加熱筒內(nèi)由熱介質(zhì)蒸汽加熱。工藝物料中的揮發(fā)性組分快速蒸發(fā)，逆流升至薄膜蒸發(fā)器頂端的旋流板分離器。在此夾帶的料滴或泡沫與氣相組分分離并返回加熱段，已蒸發(fā)的氣相組分，從設(shè)備上端氣相出口流出薄膜蒸發(fā)器，進(jìn)入下一工段冷凝后回收。工藝物料中未揮發(fā)性重組分，沿加熱面螺旋下降至薄膜蒸發(fā)器底部，在短時間內(nèi)離開蒸薄膜發(fā)器。該過程的特點(diǎn)為設(shè)備傳熱系數(shù)高，蒸發(fā)強(qiáng)度大，蒸發(fā)效果好，物料停留時間短，適用的工藝物料粘度范圍寬，工藝操作彈性大。同時，在真空條件下蒸發(fā)具有如下優(yōu)點(diǎn)一是工藝物料的沸點(diǎn)大為降低，提高了傳熱推動力，提高了蒸發(fā)強(qiáng)度；二是丙烯酸及酯裝置生產(chǎn)中的重組分粘度大，高溫下易聚合，且腐蝕性強(qiáng)，采用薄膜蒸發(fā)器，在真空條件下蒸發(fā)、回收輕組分產(chǎn)品是非常有效的。隨著現(xiàn)代有機(jī)化工行業(yè)的不斷發(fā)展，丙烯酸及酯裝置規(guī)模也在逐漸增大。在3萬噸/年及以下較小規(guī)模的丙烯酸及酯裝置中，薄膜蒸發(fā)器外形尺寸較小，其蒸發(fā)表面積均小于5m2，通過控制夾套進(jìn)料加熱介質(zhì)蒸汽流量，較容易控制薄膜蒸發(fā)器夾套蒸汽溫度，以保證薄膜蒸發(fā)器內(nèi)的工藝物料蒸發(fā)效果。對于大規(guī)模的丙烯酸及酯裝置，如8萬噸/年及以上規(guī)模丙烯酸及酯裝置中，薄膜蒸發(fā)器外形尺寸較龐大，其蒸發(fā)表面積均大于10m2，丙烯酸甲酯單元的薄膜蒸發(fā)器，蒸發(fā)表面積甚至達(dá)到35m2以上，其夾套的溫度控制穩(wěn)定極為重要，成為保證薄膜蒸發(fā)器的蒸發(fā)效果、防止過熱結(jié)垢及干燒等事故工況的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種大規(guī)模的丙烯酸及酯裝置薄膜蒸發(fā)器自動控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的小型丙烯酸及酯裝置，由于薄膜蒸發(fā)器處理能力小，外形尺寸較小，整個設(shè)備外部介質(zhì)蒸汽加熱夾套為一個殼體，其加熱介質(zhì)控制系統(tǒng)，是通過采用溫度-流量串級調(diào)節(jié)回路來實(shí)現(xiàn)的，主要是通過改變進(jìn)入薄膜蒸發(fā)器夾套加熱介質(zhì)流量大小， 來控制薄膜蒸發(fā)器底部重組分物料的溫度，以保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，采用溫度-流量 (TIC3110-FIC3110)串級控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，具體做法為通過串級系統(tǒng)的副環(huán)回路FIC3110， 改變進(jìn)入薄膜蒸發(fā)器夾套加熱介質(zhì)流量的大小，達(dá)到穩(wěn)定控制薄膜蒸發(fā)器底部重組分物料的溫度TI-3110，保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在8萬噸/年及以上規(guī)模丙烯酸及酯裝置中，薄膜蒸發(fā)器外形尺寸較龐大，其蒸發(fā)表面積均大于10m2，甚至達(dá)到35m2以上，如果整個設(shè)備外部介質(zhì)加熱夾套仍為一個殼體，大蒸發(fā)表面積所需要的夾套介質(zhì)加熱溫度極難平穩(wěn)控制，難以保證薄膜蒸發(fā)器整體的介質(zhì)加熱效果和內(nèi)部筒體工藝物料的均衡蒸發(fā)效果。因此，8萬噸/年及以上規(guī)模丙烯酸及酯裝置中，根據(jù)薄膜蒸發(fā)器蒸發(fā)表面積大小，夾套加熱筒通常為上中下三段，此時通過單一控制進(jìn)入薄膜蒸發(fā)器夾套介質(zhì)流量，無法精確控制薄膜蒸發(fā)器各部分夾套內(nèi)的介質(zhì)溫度，進(jìn)而無法保證薄膜蒸發(fā)器內(nèi)部工藝物料的蒸發(fā)效果。丙烯酸及酯裝置薄膜蒸發(fā)器夾套加熱介質(zhì)控制系統(tǒng)，包括薄膜蒸發(fā)器工藝介質(zhì)、 夾套加熱筒、熱介質(zhì)蒸汽、輕組分氣體、熱介質(zhì)冷凝液、未揮發(fā)重組分工藝物料，其特征在于，薄膜蒸發(fā)器上分割成三個獨(dú)立的夾套加熱筒，工藝介質(zhì)由進(jìn)口進(jìn)入，輕組分氣相由出口導(dǎo)出，未揮發(fā)工藝物料由出口排出，所用熱蒸汽由廠區(qū)外管網(wǎng)引來，經(jīng)F1-3110儀表計量， 再經(jīng)PV-3111調(diào)節(jié)閥送入上、中段夾套加熱筒，經(jīng)過PV-3112調(diào)節(jié)閥送入下段夾套加熱筒， 加熱后的熱介由出口排出；在進(jìn)入上、中段夾套加熱筒的蒸氣管道上，設(shè)有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng) PIC-3111 ;在進(jìn)入下段夾套加熱筒的蒸汽管道上，設(shè)有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)PIC-3112 ;在薄膜蒸器下端，臨近未揮發(fā)重組分工藝物料出口位置處，設(shè)有溫度檢測器TE-3110，檢測未揮發(fā)工藝物料溫度，連接溫度變送器，組成溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)TIC-3110，其調(diào)節(jié)器為主調(diào)節(jié)器，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)PIC-3111，其調(diào)節(jié)器為副調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器的輸出儀號作為副調(diào)節(jié)器的給定儀號，為串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)；溫度檢測器TE-3110，連接溫度變送器，組成溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)TYIC-3110系統(tǒng)， 其調(diào)節(jié)器為主調(diào)節(jié)器，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)PIC-3112，其調(diào)節(jié)器為副調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器的輸出儀號作為副調(diào)節(jié)器的給定儀號、為串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)；這種復(fù)雜的串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，適用于時間常數(shù)大、純滯后大的控制對象?；谏鲜隹刂品桨父鶕?jù)薄膜蒸發(fā)器底部重組分物料的溫度，確定控制進(jìn)入薄膜蒸發(fā)器各段夾套加熱筒加熱介質(zhì)物流的壓力，進(jìn)而控制各段夾套內(nèi)的加熱介質(zhì)溫度，以保證薄膜蒸發(fā)器底部重組分物料的加熱溫度穩(wěn)定，確保薄膜蒸發(fā)器的蒸發(fā)效果，同時避免工藝物料的瞬間過熱聚合、結(jié)垢及干燒等事故產(chǎn)生。本發(fā)明的有益效果十分顯著，保證了 8萬噸/年及以上規(guī)模丙烯酸及酯裝置中，薄膜蒸發(fā)器長周期穩(wěn)定運(yùn)行，其工藝操作彈性大，在設(shè)備蒸發(fā)面上不結(jié)焦，從根本上杜絕了物料的聚合，降低蒸汽消耗，節(jié)約能耗，延長設(shè)備使用壽命，提高了裝置的產(chǎn)品收率和效益。


圖I為薄膜蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為薄膜蒸發(fā)器控制系統(tǒng)構(gòu)成圖。圖中有熱介質(zhì)蒸汽進(jìn)口 I、分配器2、旋流板分離器3、分離筒4、減速器5、機(jī)械密封6、輕組分氣相出口 7、工藝介質(zhì)進(jìn)口 8、夾套加熱筒9、滑動刮板及溝槽10、熱介質(zhì)出口 11、底軸承12、未揮發(fā)工藝物料出口 13。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做出進(jìn)一步地詳細(xì)描述。根據(jù)8萬噸/年丙烯酸及酯裝置規(guī)模及處理能力，丙烯酸甲酯單元薄膜蒸發(fā)器 V-3110設(shè)備蒸發(fā)表面積為35m2，為保證外部夾套蒸汽加熱效果均衡穩(wěn)定，V-3110外部夾套設(shè)計為上中下三段。如圖2所示，蒸汽控制方案是控制蒸汽壓力?？刂普羝麎毫鸵馕吨刂茒A套加熱溫度。在正常生產(chǎn)操作中控制蒸汽壓力和控制蒸汽流量是沒有什么差別的，即薄膜蒸發(fā)器底部重組分物料的溫度過低時，調(diào)整蒸汽進(jìn)料的控制閥開大一些可以使薄膜蒸發(fā)器底部重組分物料的溫度上升。對于丙烯酸這種熱敏性物料，靈活地控制夾套蒸汽加熱溫度，可以大大減少工藝物料的聚合風(fēng)險，以保證薄膜蒸發(fā)器正常運(yùn)行。聚合主要原因是薄膜蒸發(fā)器內(nèi)筒壁表面溫度過高。內(nèi)筒壁溫與工藝物料的流速、物料性質(zhì)，如粘度，所含輕組分的組成，蒸發(fā)速率及熱回流比等多種因素有關(guān)。為防止聚合，控制薄膜蒸發(fā)器底部溫度相對其中、上部溫度偏低是非常有益的。薄膜蒸發(fā)器上分割成三個獨(dú)立的夾套加熱筒9，工藝介質(zhì)由進(jìn)口 8進(jìn)入，輕組分氣相由出口 7導(dǎo)出，未揮發(fā)工藝物料由出口 13排出，所用蒸汽由廠區(qū)外管網(wǎng)引來，經(jīng) F1-3110儀表計量，再經(jīng)PV-3111調(diào)節(jié)閥送入上、中段夾套加熱筒，經(jīng)過PV-3112調(diào)節(jié)閥送入下段夾套加熱筒，加熱后的熱介由出口 11排出；在進(jìn)入上、中段夾套加熱筒的蒸氣管道上，設(shè)有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)PIC-3111 ;在進(jìn)入下段夾套加熱筒的蒸汽管道上，設(shè)有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)PIC-3112 ;在薄膜蒸器下端，臨近未揮發(fā)工藝物料出口位置處，設(shè)有溫度檢測器 TE-3110，連接溫度變送器，組成溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)TIC-3110，其調(diào)節(jié)器為主調(diào)節(jié)器，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)PIC-3111，其調(diào)節(jié)器為副調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器的輸出儀號作為副調(diào)節(jié)器的給定儀號，為串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)；溫度檢測器TE-3110，連接溫度變送器，組成溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)ITIC-3110系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)器為主調(diào)節(jié)器，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)PIC-3112，其調(diào)節(jié)器為副調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器的輸出儀號作為副調(diào)節(jié)器的給定儀號、為串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)；這種復(fù)雜的串級調(diào)劑系統(tǒng)，適用于時間常數(shù)大、純滯后大的控制對象。這種多段的夾套蒸汽加熱溫度，通過蒸汽壓力調(diào)節(jié)控制，可以進(jìn)行準(zhǔn)確控制。同時為了保證生產(chǎn)操作安全、穩(wěn)定，避免物料過熱聚合、結(jié)焦及干燒事故產(chǎn)生，在DCS系統(tǒng)中，需輸入報警聯(lián)鎖參數(shù)I.上、中段夾套蒸汽加熱溫度允許最高值；2.下段夾套蒸汽加熱溫度允許最高值；關(guān)于在DCS系統(tǒng)中，有關(guān)報警聯(lián)鎖值設(shè)定的內(nèi)容，不在本發(fā)明的內(nèi)容中做出進(jìn)一步地詳細(xì)描述。關(guān)于薄膜蒸發(fā)器工藝數(shù)據(jù)，列于下表薄膜蒸發(fā)器工藝數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種丙烯酸及酯裝置薄膜蒸發(fā)器夾套加熱介質(zhì)控制系統(tǒng)，包括薄膜蒸發(fā)器工藝介質(zhì)、夾套加熱筒、熱介質(zhì)蒸汽、輕組分氣體、熱介質(zhì)冷凝液未揮發(fā)重組分工藝物料，其特征在于，薄膜蒸發(fā)器上分割成三個獨(dú)立的夾套加熱筒(9)，工藝介質(zhì)由進(jìn)口(8)進(jìn)入，輕組分氣相由出口(7)導(dǎo)出，未揮發(fā)重組分工藝物料由出口(13)排出，所用熱蒸汽由廠區(qū)外管網(wǎng)引來，經(jīng)F1-3110儀表計量，再經(jīng)PV-3111調(diào)節(jié)閥送入上、中段夾套加熱筒9，經(jīng)過PV-3112調(diào)節(jié)閥送入下段夾套加熱筒(9)，加熱后的熱介質(zhì)由出口(11)排出；在進(jìn)入上、中段夾套加熱筒(9)的蒸氣管道上，設(shè)有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)PIC-3111 ;在進(jìn)入下段夾套加熱筒(9)的蒸汽管道上，設(shè)有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)PIC-3112 ;在薄膜蒸器下端，臨近未揮發(fā)重組分工藝物料出口位置處，設(shè)有溫度檢測器TE-3110，檢測未揮發(fā)工藝物料溫度，連接溫度變送器，組成溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)TIC-3110，其調(diào)節(jié)器為主調(diào)節(jié)器，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)PIC-3111，其調(diào)節(jié)器為副調(diào)節(jié)器， 主調(diào)節(jié)器的輸出儀號作為副調(diào)節(jié)器的給定儀號，為串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)；溫度檢測器TE-3110，連接溫度變送器，組成溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)TYIC-3110系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)器為主調(diào)節(jié)器，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng) PIC-3112，其調(diào)節(jié)器為副調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器的輸出儀號作為副調(diào)節(jié)器的給定儀號、為串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動控制系統(tǒng)，一種丙烯酸及酯裝置薄膜蒸發(fā)器夾套加熱介質(zhì)自動控制系統(tǒng)。其特征在于，薄膜蒸發(fā)器上分割成三個獨(dú)立的夾套加熱筒，所用熱蒸汽由廠區(qū)外管網(wǎng)引來，在進(jìn)入上、中段夾套加熱筒的蒸氣管道上，設(shè)有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)；在進(jìn)入下段夾套加熱筒的蒸汽管道上，設(shè)有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)；在薄膜蒸器下端，組成溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)器為主調(diào)節(jié)器，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)器為副調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器的輸出儀號作為副調(diào)節(jié)器的給定儀號。本發(fā)明的有益效果，降低薄膜蒸發(fā)器的蒸汽消耗，節(jié)約能耗，延長設(shè)備使用壽命，提高了工藝裝置的產(chǎn)品收率和效益。
文檔編號B01D3/10GK102580332SQ20121003286
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月12日
發(fā)明者劉麗娟, 劉錦旗, 周江沛, 孫文生, 鞏傳志, 李響, 李志遠(yuǎn), 李欣平, 楊爽, 王秋紅, 白元峰, 趙峰, 鄭大彤, 馬慶剛, 魏立林, 黃春超 申請人:中石油東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計院