本发明涉及一种间歇式聚丙烯工艺流程控制的方法，特别是一种用于间歇式聚丙烯工艺的先进过程控制系统的控制方法。
背景技术：
1、1、现有技术方案
2、聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，是世界主要的通用塑料产品之一，聚丙烯树脂具有原料来源丰富、力学性能均衡、抗冲击性优良、耐热耐腐蚀等优良性能。
3、间歇式聚丙烯生产工艺具有投资少、见效快、能耗低等特点，具有生产成本低、经济效益好、“三废”少等优势，使得该方法在我国的石化厂中得到快速推广和大量应用。
4、近年来，随着聚丙烯行业的发展，间歇式聚丙烯生产工艺也取得了长足的进步，现有间歇式聚丙烯工艺的过程控制采用dcs实现反应器进料、反应器聚合、高压丙烯回收、反应器喷料、闪蒸罐置换和聚丙烯输送等各个程序自动化的控制方案。但是，该方法目前仍存在许多有待完善的地方，生产过程中各工序由dcs控制多个程序完成，需要人工操作介入，自动化程度不高。同时，由于小本体聚丙烯装置的间歇式生产方式缺少精准的批量进料控制和产品牌号控制方法，目前的控制方式不但浪费丙烯和聚丙烯，而且存在很大的安全隐患，亟待改进。
5、2、现有技术的缺点
6、dcs控制系统对于复杂的程序控制过程无法收到预期的效果。具体说来，有三个方面：
7、(1)安全隐患问题
8、小本体间歇式聚丙烯装置包括反应器进料、反应器聚合、高压丙烯回收、反应器喷料、闪蒸罐置换和聚丙烯输送等生产工序，设置有纯手动操作程序、投用不可靠的复杂控制程序或功能不完善的顺控操作程序，容易出现误操作，造成不必要的经济损失，更重要的是存在安全隐患。
9、(2)产品质量稳定性问题
10、人为因素导致各生产批次的产品质量不稳定，无法实现不同牌号的产品自动切换，无法满足下游用户对产品稳定性的要求。
11、(3)劳动强度大
12、聚合反应的全过程2.5～4h，需要人工操作dcs完成冷热水的切换及回水控制，温度调节完成聚合反应的启动、升温、恒温，直至结束。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本发明的目的是提供一种用于间歇式聚丙烯工艺的先进过程控制系统的控制方法，能够解决由于原料波动、催化剂对反应过程干扰、人为因素影响操作和产品牌号切换的自动化控制的问题。
3、(二)技术方案
4、本发明的一种用于间歇式聚丙烯工艺的先进过程控制系统的控制方法，包括以下步骤：
5、(1)间歇式聚丙烯工艺控制流程：
6、间歇式聚丙烯工艺的控制主要包括以下步骤：
7、1)反应器进料：包括原料(丙烯propylene)、主催化剂catalyst、助剂(三乙基铝teal、给电子体donor)，通过丙烯流量计及调节阀将定量的丙烯经过进料罐一加入反应器作为底料；开启反应器搅拌器；通过三乙基铝流量计及调节阀将定量的三乙基铝加入进料罐二，然后通过丙烯流量计及调节阀用定量丙烯将三乙基铝冲入反应器；通过给电子体流量计及调节阀将定量的给电子体加入进料罐一，然后通过丙烯流量计及调节阀用定量的丙烯将给电子体冲入反应器；通过催化剂流量计及调节阀将定量的催化剂加入进料罐一，然后用定量的丙烯将催化剂冲入反应器；通过氢气流量计及调节阀将定量的氢气加入反应器后，进料结束；
8、2)反应器聚合：apc通过热水流量调节阀将热水通入反应器的外夹套给反应器内的物料进行升温，按升压/升温速率控制将反应器压力由正常操作压力升至25bar/60℃时，直至产生聚合反应，聚合反应开始产热，停止通入热水；当反应器的压力升至28bar/65℃时，通过循环水流量调节阀将循环水通入反应器外盘管和外夹套进行反应撤热，按聚丙烯转化速率控制将反应器的压力提升至34bar/75℃并维持稳定，反应时间为2.5～4h。
9、3)高压丙烯回收：apc通过反应器卸压阀将反应器内的高压丙烯进行卸压回收，当反应器内的压力降至15bar时，丙烯高压回收程序结束；
10、4)反应器喷料：利用反应器内的15bar压力，通过打开由反应器至闪蒸罐的开关阀进行喷料操作，当反应器内的压力降至0.5bar时，停止反应器搅拌器，反应器喷料结束。
11、5)闪蒸罐置换：首先打开闪蒸罐至丙烯真空泵的开关阀将闪蒸罐内的丙烯回收至负压，然后打开氮气开关阀向闪蒸罐内充入氮气，再打开闪蒸罐至氮气真空泵的开关阀将闪蒸罐抽至负压，反复进行充氮和抽空操作，直至按产品重质烃含量控制计算闪蒸罐内的烃含量≤0.5％(wt)时，闪蒸罐置换合格。
12、6)聚丙烯输送：打开氮气开关阀用氮气将闪蒸罐中聚丙烯粉料输送去成品料仓。
13、(2)apc在间歇式聚丙烯工艺的应用：
14、1)在上述间歇式聚丙烯工艺中，为稳定优化操作，确保严格的工艺操作纪律的执行；降低劳动强度，减少人为因素的影响；增加克服由于原料波动,催化剂对反应过程的干扰的能力；
15、使用浙江中控公司的vxdirect软件构建基于dcs之上的apc；
16、2)apc安装在上位计算机上，通过网络与dcs通信，从而实现对间歇式聚丙烯工艺过程的实时控制；
17、3)间歇式聚丙烯工艺apc的设计方法：首先通过分析间歇式聚丙烯工艺过程，找到工艺控制的变量和属性，如下：
18、可操纵的变量：主催化剂进料流量，助剂(三乙基铝)进料流量，助剂(给电子体)进料流量，氢气进料流量，丙烯进料流量，反应器升压，反应器压力；
19、受约束的属性：产率，产量，升压(温)速率，多台循环水阀调节，卸压速率；
20、然后，实施apc的设计步骤，如下：
21、①apc配置数据源
22、配置相关数据源包括主催化剂进料流量，助剂(三乙基铝)进料流量；助剂(给电子体)进料，氢气进料流量，丙烯进料流量测量，反应器压力/热水流量，反应器压力/循环水流量等；
23、②apc主程序组态：
24、添加测控数据包括主催化剂进料流量测量/调节、助剂(三乙基铝)进料流量测量/调节、助剂(给电子体)进料流量测量/调节、氢气进料流量测量/调节、丙烯进料流量测量/调节、反应器压力测量/热水流量调节、反应器压力测量/循环水流量调节、反应器压力测量/卸压调节等。
25、添加相关测量和执行元件，即主催化剂进料流量、助剂(三乙基铝)进料流量、助剂(给电子体)进料流量、氢气进料流量、丙烯进料流量、反应器压力、热水流量调节阀、循环水流量调节阀、卸压开关阀等测量仪表、调节阀和开关阀。
26、配置元件属性；为反应器压力、热水流量调节阀等元件配置反应器升压斜率曲线属性；为反应器压力、循环水流量调节阀等元件配置反应器恒压复杂控制属性。
27、③、apc性能评估与监控：
28、apc内置局部优化功能，通过apc的反应器升压/温速率控制的算法和聚丙烯转化速率控制的算法，能优化速度调节参数，为操作变量/被控制变量，选择合适的经济指标，接收来自外部应用的目标设定值能进行满足约束条件的优化。并且通过apc的产品重质烃含量控制，优化控制产品质量和生产时间。
29、通过apc优化控制，能够提高产品质量，稳定产品性能。提高每台反应器产品的统一性。克服间歇生产带来的每台反应器的产品质量差异较大的弱点。产品牌号配方批量生产和切换自动化为聚丙烯产品多样性奠定基础。提高反应压力，缩短反应时间，提高单台反应器产量，从而提高装置生产能力。
30、其中，单反应器投入数达到6台/24h；单台平均产量达到120袋(25kg/袋)，稳定控制熔融指数，产品合格率达到100％(因为原料波动、催化剂活性、氢气质量等原因引起的质量问题不包含在统计范围之内)。
31、(三)本发明技术方案带来的有益效果
32、(1)本发明技术方案带来的经济效益
33、该先进过程控制系统(apc)实际投入和生产运行结果表明，apc提高了间歇式聚丙烯工艺的控制效率，产量提高5％(1条生产线2台反应器并联)至15％(3条生产线6台反应器并联运行)，自动控制聚合反应实现增加聚丙烯产品收率60％提升至70％以上；节约能量(包括热水、循环水)消耗2％-5％；降低丙烯原料、催化剂、助剂等物料消耗2％-5％，产生了较大的直接经济效益；减少不合格产品、降低重新加工的成本；减少污染物排放，实现环境友好生产，也将产生巨大的间接经济效益。
34、(2)本发明技术方案带来的安全效益
35、本发明的一种用于间歇式聚丙烯工艺的先进过程控制系统，先进控制替代人工操作，一方面可以保护工艺系统的稳定性，另一方面也保障整个生产的安全性。
1.一种用于间歇式聚丙烯工艺的先进过程控制系统的控制方法，其特征在于：包括原料、主催化剂、助剂的反应器进料、反应器聚合反应、高压丙烯回收、反应器喷料、闪蒸罐置换、聚丙烯输送等工序的控制；具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种用于间歇式聚丙烯工艺的先进过程控制系统的控制方法，其特征在于：通过使用浙江中控公司的vxdirect软件构建基于分散控制系统dcs之上的apc实现对间歇式聚丙烯工艺过程的实时控制，确保按照工艺配方生产，增强控制原料波动和催化剂干扰的能力，能使生产的聚合物质量指标达到工艺的要求，保持系统稳定运行，提高产出率。
3.根据权利要求2所述的一种用于间歇式聚丙烯工艺的先进过程控制系统的控制方法，其特征在于：通过分析间歇式聚丙烯工艺过程，找到apc多变量约束优化控制的变量和属性；
4.根据权利要求1所述的一种用于间歇式聚丙烯工艺的先进过程控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤2)中的apc的升压/升温速率控制：
5.根据权利要求1所述的一种用于间歇式聚丙烯工艺的先进过程控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤2)中的apc的聚丙烯转化速率控制：
6.根据权利要求1所述的一种用于间歇式聚丙烯工艺的先进过程控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤5)中的apc的产品重质烃含量控制：
