萘磺酸钠系列产品生产装置的自动化控制方法
技术领域
本发明涉及一种表面活性剂生产技术，特别是涉及一种萘磺酸钠系列产品生产装置的自动化控制方法。
背景技术
萘磺酸钠(Naphthalene sulfonate)系列产品是一种性能优越、用途广泛的化学助剂，在印染、建筑、农药、橡胶、电镀、涂料及其它工业及日常生活被广泛应用。
所述萘磺酸钠系列产品的生产工艺主要经过磺化、水解、缩合、中和及干燥等步骤，在传统的生产线中，生产所述萘磺酸钠的装置，主要包括两个原料高位槽(即硫酸高位槽及甲醛高位槽)、反应釜、连通所述原料高位槽以及所述反应釜的导管、以及设置于所述导管上用于控制原料流量的调控阀，另外，所述反应釜上还连通有用于对所述控温及控压的多条导管(例如循环水的进出导管、蒸汽进出导管以及用于压缩空气的导管等)，并各该导管上均设置有调控阀。
于实际生产过程中，将片状精萘直接加入所述反应釜，然后进行蒸汽加热升温使所述片状精萘融解，待其全部熔融后，再将所述硫酸高位槽中一定量配比的浓硫酸以一定流量连续不断地加入所述反应釜磺化保温两小时，再加入计量的去离子水水解，中间检测合格后冷却至所需温度，接着，将所述甲醛高位槽中一定量配比的甲醛以一定流量缓慢地加入反应釜中进行缩合，搅拌保温十小时使反应更加充分，缩合反应结束后，将物料移入中和釜中进行中和后喷雾干燥。然，现有的生产所述萘磺酸钠的装置均是由人工手动控制，仪表辅助操作，由于人工操作不稳定因素较多，尤其是在物料计量、加料速度、反应温度、反应压力、反应时间等环节上人为波动因素较大，所得产品主要表现在分散力、组分含量及稳定性方面均显不足，因而对产品的质量影响较大，已经成为为相关领域之业者目前亟待解决的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种萘磺酸钠系列产品生产装置的自动化控制方法，以解决现有生产技术中人工手动控制引起的不稳定因素较多以及对产品的质量影响较大的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种萘磺酸钠系列产品生产装置的自动化控制方法，藉由一具有PID控制器的PLC控制系统对所述生产装置进行数据采集和控制操作，其中，所述生产装置至少包括输送泵、原料高位槽、反应釜、进料导管、蒸汽及冷却水导管、设于所述进料导管上的进料阀、以及分别设于所述蒸汽及冷却水导管上的调节阀，其特征在于：(1)应用电子秤重传感器检测原料高位槽的重量，经由所述PID控制器参数的自动调整控制所述进料导管上的进料阀和输送泵的开闭，以按需求量泵送原料至该原料高位槽。(2)应用压力变送器检测反应釜内的压力，经由所述PID控制器参数的自动调整控制进料导管上的进料阀达到小惯性动作，以控制反应釜内化学反应放热的激烈程度使所述反应釜内压力稳定。(3)应用温度变送器检测反应釜内温度，经由所述PID控制器参数的自动调整分别控制所述蒸汽及冷却水导管上的调节阀，以调节蒸汽及冷却水的流量使所述反应釜内温度稳定。
在本发明的萘磺酸钠系列产品生产装置的自动化控制方法中，所述步骤(1)之前还包括将片状精萘加入所述反应釜并蒸汽加热升温将其融解之操作步骤。
在本发明的萘磺酸钠系列产品生产装置的自动化控制方法中，所述原料高位槽为两个，即硫酸高位槽以及甲醛高位槽，于本发明之实施方式中，所述原料高位槽设有电子秤重模块。
如上所述，本发明的萘磺酸钠系列产品生产装置的自动化控制方法主要是通过一具有PID控制器的PLC控制系统对所述生产装置进行数据采集和控制操作，以解决现有的生产技术中所述生产装置需要人工手动控制以及仪表辅助操作，而引起的产品分散力、组分含量及稳定性方面均显不足等影响产品质量的问题，即有效克服了现有技术中的种种缺点。
附图说明
图1显示为本发明的萘磺酸钠系列产品生产装置的框架示意图。
图2显示应用于为本发明中PLC控制系统的框架示意图。
图3显示应用于为本发明中PID控制器的工作原理示意图。
图4显示为本发明中加料程序的自动化控制调节原理示意图。
图5显示为本发明中反应釜控压程序的自动化控制调节原理示意图。
图6显示为本发明中反应釜控温程序的自动化控制调节原理示意图。
元件标号的简单说明：
11 输送泵
12 原料高位槽
13 反应釜
14 进料导管
15 蒸汽及冷却水导管
16 进料阀
17 调节阀
21 初始化模块
22 原料配置模块
23 流程控制模块
24 进料控制模块
25 反应釜控压模块
26 反应釜控温模块
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1，图1显示为本发明的萘磺酸钠系列产品生产装置的框架示意图。如图所示，本发明提供一种萘磺酸钠系列产品生产装置的自动化控制方法，藉由一具有PID控制器的PLC控制系统对所述生产装置进行数据采集和控制操作，其中，所述生产装置至少包括输送泵11、原料高位槽12、反应釜13、进料导管14、蒸汽及冷却水导管15、设于所述进料导管14上的进料阀16、以及分别设于所述蒸汽及冷却水导管15上的调节阀17。
在本发明的萘磺酸钠系列产品生产装置的自动化控制方法中，所述原料高位槽12为两个，即硫酸高位槽12以及甲醛高位槽12，于本发明之实施方式中，所述原料高位槽12设有电子秤重模块(图中未标号)。
请参阅图2，图2显示应用于为本发明的PLC控制系统的框架示意图。如图所示，所述萘磺酸钠系列产品生产装置藉由一PLC控制系统进行数据采集和控制操作，于本实施例中，所述PLC控制系统具有初始化模块21、原料配置模块22、流程控制模块23、进料控制模块24、反应釜控压模块25、以及反应釜控温模块26。需要特别交代的是，所述PLC控制系统还具有一PID控制器，用于对以上所述的各该模块进行控制，所述PID控制器工作原理如图3所示，即PID参数整定是在以上所述的各该模块中，当回路控制投入后，先以一组初始的PID参数(P：比例系数，I：积分系数，D：微分系数)进行控制，所述PID控制器的函数运算模块(图中未标号)获得的临界参数，计算出适合于稳定裕度要求的比例带(P)、积分(I)、微分(d)等控制参数；经由自整定PID学习调整系数，获得输入的最小稳定裕度、适中稳定裕度、最大稳定裕度的P、I、D参数及实测运行工况调整系数，调整P、I、D参数，以使系统获得理想的动静态控制。
请参阅图4，图4显示为本发明中加料程序的自动化控制调节原理示意图。应用电子秤重传感器检测原料高位槽12的重量，经由所述PID控制器参数的自动调整控制所述进料导管14上的进料阀16和输送泵11的开闭，以按需求量泵送原料至该原料高位槽12。于本实施方式中，由于原料浓硫酸来自灌区泵输送至硫酸高位槽12，几个车间合用一台输送泵11，加上所述输送泵11有间歇生产的特点硫酸原料泵的控制必须衔接好，这样在实际控制中，控制采用顺序与联锁结合，车间是硫酸高位槽12采用电子秤重模块，设定重量的硫酸能根据需要自动泵入车间硫酸高位槽12备用。甲醛高位槽12也采用电子秤重模块计量。原料加入釜内的瞬时流量由计重单位时间的减少量折算出，加料量也可在人机界面设定。
请参阅图5，图5显示为本发明中反应釜控压程序的自动化控制调节原理示意图。应用压力变送器检测反应釜13内的压力，经由所述PID控制器参数的自动调整控制进料导管14上的进料阀16达到小惯性动作，以控制反应釜13内化学反应放热的激烈程度使所述反应釜13内压力稳定。
请参阅图6，图6显示为本发明中反应釜控温程序的自动化控制调节原理示意图。应用温度变送器检测反应釜13内温度，经由所述PID控制器参数的自动调整分别控制所述蒸汽及冷却水导管15上的调节阀17，以调节蒸汽及冷却水的流量使所述反应釜13内温度稳定。
在磺化缩合的生产过程中，反应釜内温度的控制一直是比较难处理的，加上一些辅助工艺的先天不足，现有技术中往往采用人盯的办法，但很难达到理想效果，这次在该装置内采用多点温度测量，充分利用PLC控制系统的优点，将顺序控制、联锁控制和复杂回路算法完美的结合在一起，程序会根据当前的状态(一些重要的参数诸如内温、加酸、甲醛流量量、压力等)得知反应进程，然后执行最新的控制方案，这样既使工艺参数趋向稳定，又提高了产品的质量。
需要说明的是，本发明的方法主要是在本发明的萘磺酸钠系列产品生产装置的自动化控制方法中，所述加料程序的步骤之前还包括将片状精萘加入所述反应釜并蒸汽加热升温将其融解之操作步骤。
综上所述，本发明的萘磺酸钠系列产品生产装置的自动化控制方法主要是通过一具有PID控制器的PLC控制系统对所述生产装置进行数据采集和控制操作，以解决现有的生产技术中所述生产装置需要人工手动控制以及仪表辅助操作，而引起的产品分散力、组分含量及稳定性方面均显不足等影响产品质量的问题；再者，采用自动化控制方法可达到准确计量，反应釜内的压力及温度控制稳定，不但可以节省能耗10％左右，而且降低了劳动强度，保证了产品质量稳定，具体地使产品主要技术指标，扩散力由原来的100提高到115，产品得量每批次增加200～300Kg，综合经济效益较好，达到了预期的目标，即有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟习此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。