【摘要】：過氧化氫二異丙苯DCP (Hydrogenperoxide dicumyl benzene)在化工生產(chǎn)當中使用相當廣泛,在制作DCP的過程中,最難控制的是DCP氧化反應過程,它是一個多變量、強耦合、大慣性的過程,傳統(tǒng)的控制思路難以適應復雜的控制系統(tǒng),因此,為了實現(xiàn)對DCP氧化反應過程的最優(yōu)控制,本課題在傳統(tǒng)的工業(yè)控制基礎上研究先進的智能控制算法,對實現(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氧化合成反應過程,通過分析過程特性和關鍵參數(shù),進行測控系統(tǒng)設計,并主要進行氧化反應塔塔內(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,構建了基于PC+PLC的DCP氧化合成反應過程監(jiān)控系統(tǒng)。完成的主要工作如下:對DCP氧化反應過程的基本原理、工藝流程和操作方法進行具體分析,研究影響DCP氧化反應過程的關鍵參數(shù),根據(jù)參數(shù)的測量范圍進行儀表選型。設計了以氧化反應塔塔內(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。在控制策略的基礎上,研究構建了基于TS模糊PID控制模型的氧化反應塔塔內(nèi)溫度的控制策略,根據(jù)工程經(jīng)驗、專家數(shù)據(jù)庫和大量的實際數(shù)據(jù),建立模糊控制器,使PID各個參數(shù)具有自適應性,并在Matlab上進行基于二階慣性環(huán)節(jié)的仿真,結果表明:在升溫階段有效的實現(xiàn)氧化反應溫度的快速響應;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),實現(xiàn)了氧化反應溫度的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。對DCP氧化合成反應進行PLC控制系統(tǒng)的研究與設計,根據(jù)實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,并進行了模塊選擇、I/O電路設計及硬件組態(tài)等。構建PLC控制程序的框架,研究在變送器中數(shù)據(jù)采集與標度變換的方法。并編寫DCP氧化合成反應過程的PLC程序。構建了 DCP氧化合成反應的監(jiān)控系統(tǒng),實現(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,構建DCP氧化合成反應過程的主流程界面、工藝數(shù)據(jù)設定界面、操作界面和報警記錄界面,實現(xiàn)流程監(jiān)控、界面操作,報警記錄等功能。運行結果表明實現(xiàn)了預期的目標。
【圖文】：

氧化合成反應過程是ＤＣＰ制取過程中最重要的兩個環(huán)節(jié)，也是涉及到化學反應的環(huán)逡逑節(jié)，為了制取濃度符合工藝要求的產(chǎn)品，需要對這兩個環(huán)節(jié)進行一定控制策略的研究。逡逑ＤＣＰ氧化合成反應過程總流程圖如圖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—氧化反應塔１邋＋氧化反應塔２邋Ｈ邋ｇ化反應塔３邋－？氧化反應塔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反應器邋一＞ＣＡ水洗＆分離塔一？預混d0＆真空系統(tǒng)逡逑琦化鈉邐＜＝３逡逑去結晶＊一邐離心機邐—ＤＣＰ水洗８■分離塔—合成反應釜逡逑＾Ｉ＾逡逑氫氧化鈉＆觸媒逡逑圖２－１氧化合成反應過程總流程圖逡逑Ｆｉｇ２－１邋Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ邋ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ逡逑ＤＣ．Ｐ氧化反應過程逡逑ＤＣＰ氧化反應過程在整個ＤＣＰ制取過程中占有非常重要的地位，它是整個ＤＣＰ逡逑制取過程中的起始階段。經(jīng)過氧化反應所生成的氧化反應產(chǎn)物是合成反應生成最終產(chǎn)逡逑物ＤＣＰ的主要反應物料，氧化反應進行的順利與否直接關系到最終產(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塔的容積

逑另一種則是將一個很大的氧化反應塔分為總體積相同的幾個氧化反應塔１、２、３、４逡逑進行多級氧化。多級氧化如圖２－１所示，多級氧化實際上是逐級氧化，將一次氧化反逡逑應過程分解成多次氧化反應過程。在連續(xù)氧化反應過程中，為防止氧化反應不夠徹底，逡逑不是完全氧化反應反應而造成副產(chǎn)物過多的情況，，因而將氧化產(chǎn)物進行多次循環(huán)氧逡逑化，保證氧化反應接近于完全氧化反應，從而提高產(chǎn)物的濃度、提升產(chǎn)品質(zhì)量。于此逡逑同時也能提高產(chǎn)品產(chǎn)量，并極大的降低了氧化反應過程所帶來的危險性，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塔１。新鮮甲醇ＭｅＯＨ作為氧化反應的必要條件之一將在反應開始時逡逑分別通入氧化反應塔１、２、３、４�；旌衔锪虾托迈r甲醇在空氣的作用下發(fā)生氧化反應，逡逑經(jīng)過連續(xù)四次氧化反應后生成氧化產(chǎn)物過氧化氫異丙苯ＣＨＰ。ＣＨＰ經(jīng)過三次濃縮、逡逑蒸餾后，將沸點低的物質(zhì)如多余的甲醇蒸發(fā)出去，得到高濃度的ＣＨＰ。因為圖２－１中逡逑的氧化反應塔１、２、３、４中進行的氧化反應完全相同
【學位授予單位】：天津科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP273;TP277;TQ241

【參考文獻】

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本文編號：2563300