用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置及其自動(dòng)化控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置及其自動(dòng)化控制方法。生產(chǎn)裝置包括PLC控制系統(tǒng)、聚合反應(yīng)釜及丙烯酸酯、苯乙烯和引發(fā)劑高位槽；高位槽底部均設(shè)重量傳感器與PLC連接；丙烯酸酯、苯乙烯和引發(fā)劑進(jìn)料管上均設(shè)控制閥與PLC連接；聚合反應(yīng)釜設(shè)溫度傳感器與PLC連接；加熱蒸汽和冷卻水管均設(shè)控制閥與PLC連接?？刂品椒ǎ河蒔LC自動(dòng)調(diào)整控制丙烯酸酯、苯乙烯和引發(fā)劑進(jìn)料控制閥和加熱蒸汽及冷卻水控制閥，以控制丙烯酸酯、苯乙烯、引發(fā)劑溶液的加料量和加料速度，以及聚合反應(yīng)釜的溫度。本發(fā)明利用PLC通過反應(yīng)溫度的變化來調(diào)節(jié)物料的加料量和加料速度及加熱蒸汽和冷卻水的流量，使聚合反應(yīng)溫度穩(wěn)定，確保了安全生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說明】用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置及其自動(dòng)化控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置及其自動(dòng)化控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]所謂苯丙乳液是指苯乙烯與丙烯酯胺和丙烯酸酯類進(jìn)行乳液聚合而成的一類化學(xué)品，廣泛地應(yīng)用于印染行業(yè)的涂料染色和印花的粘合劑、建筑行業(yè)的涂料粘合劑、木材加工的粘合劑等。
[0003]由于苯丙乳液的聚合反應(yīng)是在乳液中進(jìn)行的，各反應(yīng)單體在引發(fā)劑的作用下進(jìn)行聚合反應(yīng)，初始階段是吸收熱量進(jìn)行反應(yīng)，以后隨著反應(yīng)的進(jìn)行放出熱量，如果控制不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生暴聚，輕則造成反應(yīng)物料損失，重則會(huì)引起生產(chǎn)事故造成危害。因此對(duì)此反應(yīng)過程進(jìn)行自動(dòng)化控制，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、防止安全事故是非常重要的。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中用于苯丙乳液聚合的的生產(chǎn)方法均是由人工手動(dòng)控制，儀表輔助操作，由于人工操作不穩(wěn)定因素較多，尤其是在物料計(jì)量以及加料速度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、反應(yīng)時(shí)間的控制等環(huán)節(jié)上人為波動(dòng)因素較大，所得產(chǎn)品主要表現(xiàn)在外觀、粘合牢度及穩(wěn)定性方面均顯不足，因而對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響較大，已經(jīng)成為相關(guān)領(lǐng)域之業(yè)者目前亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種安全、高效的用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置及其自動(dòng)化控制方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—種用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置，它包括PLC控制系統(tǒng)、聚合反應(yīng)釜以及通過管道分別與聚合反應(yīng)釜連接的丙烯酸酯高位槽、苯乙烯高位槽和引發(fā)劑高位槽；聚合反應(yīng)釜夾套設(shè)有加熱蒸汽管或冷卻水管；丙烯酸酯高位槽、苯乙烯高位槽和引發(fā)劑高位槽底部均設(shè)有重量傳感器，該重量傳感器均與PLC控制系統(tǒng)的輸入端口連接；丙烯酸酯高位槽、苯乙烯高位槽和引發(fā)劑高位槽分別與聚合反應(yīng)釜連接的管道(即丙烯酸酯進(jìn)料管、苯乙烯進(jìn)料管、引發(fā)劑進(jìn)料管)上均設(shè)有控制閥，這些控制閥均與PLC控制系統(tǒng)的輸出端口連接；聚合反應(yīng)釜設(shè)有溫度傳感器，該溫度傳感器與PLC控制系統(tǒng)的輸入端口連接；加熱蒸汽管入口和冷卻水管入口均設(shè)有控制閥，該控制閥均與PLC控制系統(tǒng)的輸出端口連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述重量傳感器為一帶有變送器的電子秤。
[0009]更進(jìn)一步的，所述自動(dòng)化生產(chǎn)裝置還包括與加熱蒸汽管入口連接的蒸汽發(fā)生器，以及與冷卻水管入口連接的冷卻水槽。
[0010]上述用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置的自動(dòng)化控制方法如下:由一可編程邏輯控制裝置PLC控制系統(tǒng)對(duì)苯丙乳液聚合的生產(chǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制操作，其中:
[0011]丙烯酸酯高位槽、苯乙烯高位槽、引發(fā)劑高位槽底部的重量傳感器，用于監(jiān)測(cè)相應(yīng)的高位計(jì)量槽的重量，并將丙烯酸酯、苯乙烯、引發(fā)劑溶液的重量數(shù)據(jù)傳送到PLC控制系統(tǒng)，再經(jīng)由PLC控制系統(tǒng)對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，并控制丙烯酸酯進(jìn)料管、苯乙烯進(jìn)料管、引發(fā)劑進(jìn)料管上的控制閥，以控制丙烯酸酯、苯乙烯、引發(fā)劑溶液的加料量和加料速度，使其按需求量送料至聚合反應(yīng)釜；
[0012]溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)聚合反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，并將溫度數(shù)據(jù)傳送給PLC控制系統(tǒng)，再經(jīng)由PLC控制系統(tǒng)對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，并分別控制加熱蒸汽和冷卻水管入口的控制閥，以調(diào)節(jié)加熱蒸汽和冷卻水的流量使聚合反應(yīng)釜內(nèi)溫度穩(wěn)定。
[0013]自動(dòng)化控制的要點(diǎn)是:
[0014]1、采用稱重模塊對(duì)弓I發(fā)劑高位槽、苯乙烯高位槽、丙烯酸酯高位槽進(jìn)行計(jì)
[0015]量控制。
[0016]2、對(duì)反應(yīng)釜夾套的加熱蒸汽和冷卻水用控制閥門進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)溫度低于工藝設(shè)定溫度時(shí)，打開并調(diào)節(jié)蒸汽閥門進(jìn)行加熱；當(dāng)溫度達(dá)到或高于工藝設(shè)定溫度時(shí)，關(guān)閉蒸汽閥門，打開冷卻水閥門控制反應(yīng)溫度在所需范圍?？傊?，要根據(jù)溫度變化來調(diào)節(jié)冷卻水流量和加料速度。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
[0018]本發(fā)明的用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置及其自動(dòng)化控制方法，主要是通過一可編程序邏輯控制裝置PLC控制系統(tǒng)對(duì)用于苯丙乳液聚合的聚合反應(yīng)生產(chǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制操作，使得該聚合反應(yīng)在穩(wěn)定的溫度和壓力下進(jìn)行，既保證了原料的反應(yīng)完全又確保了安全生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)解決了現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中在物料計(jì)量以及加料速度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、反應(yīng)時(shí)間的控制等環(huán)節(jié)上人為波動(dòng)因素較大，而引起的所得產(chǎn)品主要表現(xiàn)在粘合性能及穩(wěn)定性方面均顯不足，因而對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響較大，即有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)，因此其應(yīng)用前景十分廣闊。
[0019]本發(fā)明對(duì)苯丙乳液的聚合反應(yīng)進(jìn)行了 PLC自動(dòng)控制，通過反應(yīng)溫度的變化來調(diào)節(jié)丙烯酸酯單體和苯乙烯及引發(fā)劑的加料速度以及冷卻水的流量，使反應(yīng)溫度穩(wěn)定在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)，確保了安全生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明中一種用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置的構(gòu)造示意圖。
[0021]圖中:1、聚合反應(yīng)釜2、重量傳感器3、重量傳感器4、重量傳感器5、控制閥6、控制閥7、控制閥8、溫度傳感器9、控制閥10、控制閥
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0023]實(shí)施例1
[0024]如圖1所示，本發(fā)明一種用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置，它包括PLC控制系統(tǒng)(圖上未畫出)、聚合反應(yīng)釜I以及通過管道分別與聚合反應(yīng)釜連接的丙烯酸酯高位槽、苯乙烯高位槽和引發(fā)劑高位槽；聚合反應(yīng)釜夾套設(shè)有加熱蒸汽管或冷卻水管；丙烯酸酯高位槽、苯乙烯高位槽和引發(fā)劑高位槽底部均設(shè)有重量傳感器2、3、4，該重量傳感器均與PLC控制系統(tǒng)的輸入端口連接；丙烯酸酯高位槽、苯乙烯高位槽和引發(fā)劑高位槽分別與聚合反應(yīng)釜連接的管道上均設(shè)有控制閥5、6、7，這些控制閥均與PLC控制系統(tǒng)的輸出端口連接；聚合反應(yīng)釜設(shè)有溫度傳感器8，該溫度傳感器與PLC控制系統(tǒng)的輸入端口連接；加熱蒸汽管入口設(shè)有控制閥9，冷卻水管入口設(shè)有控制閥10，該控制閥均與PLC控制系統(tǒng)的輸出端口連接。
[0025]實(shí)施例2
[0026]實(shí)施例1所述用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置的自動(dòng)化生產(chǎn)方法，具體操作步驟如下:
[0027](I)、在引發(fā)劑高位槽內(nèi)加入引發(fā)劑和水配成引發(fā)劑溶液備用；
[0028](2)、在苯乙烯高位槽內(nèi)加入計(jì)量的苯乙烯物料備用；
[0029](3)、在丙烯酸酯類高位槽內(nèi)吸入經(jīng)計(jì)量的所需的丙烯酸酯，備用；(注意不同牌號(hào)的粘合劑的原料和投料量是不同的，必須按照產(chǎn)品配方操作)
[0030](4)、在清潔的搪玻璃聚合反應(yīng)釜內(nèi)加入定量的去離子水，開啟攪拌，加入乳化劑，加入丙烯酯胺；打開自動(dòng)化控制裝置；分別由2個(gè)原料高位槽自控加入1/3量的丙烯酸酯單體(重量)和1/3量的苯乙烯(重量)，攪拌15分鐘；開啟加熱蒸汽緩慢升溫至75°C (升溫時(shí)間約50-60min)，自控加入1/3量的引發(fā)劑溶液(重量)，此時(shí)溫度上升較快，關(guān)閉加熱蒸汽自控閥門，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻水閥門控制反應(yīng)溫度不超過102°C ;當(dāng)溫度穩(wěn)定在92±6°C時(shí)，同時(shí)緩慢均勻地滴加余下的2/3量的丙烯酸酯單體、2/3量的苯乙烯和2/3量的引發(fā)劑溶液，加料時(shí)間控制在50-60min ;加畢在80_90°C保溫1-1.5小時(shí)，加入中止劑，然后冷卻到40-45。。。
[0031]上述苯丙乳液的聚合反應(yīng)為高分子聚合反應(yīng)，加料速度不能過快，溫度不能過低，否則起始反應(yīng)不完全，引起以后暴聚，熱量不及時(shí)移去，還會(huì)造成沖料的危險(xiǎn)。引發(fā)劑不可加入過量或過快，否則造成暴聚，熱量不及時(shí)移去，造成沖料危險(xiǎn)，同時(shí)分子量增大產(chǎn)生廢品。因此，采用PLC控制系統(tǒng)對(duì)苯丙乳液的聚合反應(yīng)進(jìn)行自動(dòng)控制，通過反應(yīng)溫度的變化來調(diào)節(jié)丙烯酸酯單體和苯乙烯及引發(fā)劑的加料速度以及冷卻水的流量，使反應(yīng)溫度穩(wěn)定在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)，確保了安全生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。
[0032]上述用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置的自動(dòng)化控制方法如下:
[0033]丙烯酸酯高位槽、苯乙烯高位槽、引發(fā)劑高位槽底部的重量傳感器將丙烯酸酯、苯乙烯、引發(fā)劑溶液的重量數(shù)據(jù)傳送到PLC控制系統(tǒng)，再經(jīng)由PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整控制丙烯酸酯進(jìn)料管、苯乙烯進(jìn)料管、引發(fā)劑進(jìn)料管上的控制閥，以控制丙烯酸酯、苯乙烯、引發(fā)劑溶液的加料量和加料速度；
[0034]溫度傳感器將聚合反應(yīng)釜的溫度數(shù)據(jù)傳送到PLC控制系統(tǒng)，再經(jīng)由PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整控制反應(yīng)釜夾套的加熱蒸汽管入口和冷卻水管入口的控制閥，當(dāng)溫度低于工藝設(shè)定溫度時(shí)，打開并調(diào)節(jié)蒸汽閥門進(jìn)行加熱；當(dāng)溫度達(dá)到或高于工藝設(shè)定溫度時(shí)，關(guān)閉蒸汽閥門，打開冷卻水閥門控制反應(yīng)溫度在所需范圍?？傊鶕?jù)溫度變化來調(diào)節(jié)加熱蒸汽或冷卻水流量以及丙烯酸酯、苯乙烯、引發(fā)劑溶液的加料速度。
[0035]上述生產(chǎn)方法步驟(4)中，經(jīng)由PLC控制系統(tǒng)分別自動(dòng)調(diào)整控制丙烯酸酯進(jìn)料管、苯乙烯進(jìn)料管、引發(fā)劑進(jìn)料管上的控制閥，以控制丙烯酸酯、苯乙烯、引發(fā)劑溶液的加料量和加料速度，前面先加1/3量，后面再加余下的2/3量(加料時(shí)間控制在50-60min);經(jīng)由PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整控制加熱蒸汽管入口的控制閥，以控制反應(yīng)釜內(nèi)的溫度一開始在加入引發(fā)劑前緩慢升溫至75°C ;經(jīng)由PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整控制冷卻水管入口的控制閥，以控制加完1/3量的引發(fā)劑后反應(yīng)溫度不超過102 C，而后穩(wěn)定在92±6 C，全部加完料后在80-9(TC保溫1-1.5小時(shí)，加入中止劑后冷卻到40-45DC。
【權(quán)利要求】
1.一種用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置，其特征在于，它包括PLC控制系統(tǒng)、聚合反應(yīng)釜以及通過管道分別與聚合反應(yīng)釜連接的丙烯酸酯高位槽、苯乙烯高位槽和引發(fā)劑高位槽；聚合反應(yīng)釜夾套設(shè)有加熱蒸汽管或冷卻水管；丙烯酸酯高位槽、苯乙烯高位槽和引發(fā)劑高位槽底部均設(shè)有重量傳感器，該重量傳感器均與PLC控制系統(tǒng)的輸入端口連接；丙烯酸酯高位槽、苯乙烯高位槽和引發(fā)劑高位槽分別與聚合反應(yīng)釜連接的管道上均設(shè)有控制閥，這些控制閥均與PLC控制系統(tǒng)的輸出端口連接；聚合反應(yīng)釜設(shè)有溫度傳感器，該溫度傳感器與PLC控制系統(tǒng)的輸入端口連接；加熱蒸汽管入口和冷卻水管入口均設(shè)有控制閥，該控制閥均與PLC控制系統(tǒng)的輸出端口連接。
2.如權(quán)利要求1所述的用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述重量傳感器為一帶有變送器的電子秤。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述聚合反應(yīng)簽為搪玻璃反應(yīng)爸。
4.如權(quán)利要求1或2所述的用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述自動(dòng)化生產(chǎn)裝置還包括與加熱蒸汽管入口連接的蒸汽發(fā)生器，以及與冷卻水管入口連接的冷卻水槽。
5.一種如權(quán)利要求1所述的用于苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置的自動(dòng)化控制方法，其特征在于，由一可編程邏輯控制裝置PLC控制系統(tǒng)對(duì)苯丙乳液聚合的生產(chǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制操作，其中: 丙烯酸酯高位槽、苯乙烯高位槽、引發(fā)劑高位槽底部的重量傳感器，用于監(jiān)測(cè)相應(yīng)的高位計(jì)量槽的重量，并將丙 烯酸酯、苯乙烯、引發(fā)劑溶液的重量數(shù)據(jù)傳送到PLC控制系統(tǒng)，再經(jīng)由PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整控制丙烯酸酯進(jìn)料管、苯乙烯進(jìn)料管、引發(fā)劑進(jìn)料管上的控制閥，以控制丙烯酸酯、苯乙烯、引發(fā)劑溶液的加料量和加料速度，使其按需求量加料至聚合反應(yīng)爸； 溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)聚合反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，并將溫度數(shù)據(jù)傳送給PLC控制系統(tǒng)，再經(jīng)由PLC控制系統(tǒng)對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，并分別控制加熱蒸汽和冷卻水管入口的控制閥，以調(diào)節(jié)加熱蒸汽和冷卻水的流量使聚合反應(yīng)釜內(nèi)溫度穩(wěn)定；當(dāng)溫度低于工藝設(shè)定溫度時(shí)，打開并調(diào)節(jié)加熱蒸汽管入口控制閥進(jìn)行加熱；當(dāng)溫度達(dá)到或高于工藝設(shè)定溫度時(shí)，關(guān)閉加熱蒸汽管入口控制閥，打開冷卻水管入口控制閥，控制反應(yīng)溫度在所需范圍。
6.如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)化控制方法，其特征在于， 苯丙乳液聚合的自動(dòng)化生產(chǎn)按如下步驟進(jìn)行: (1)、在引發(fā)劑高位槽內(nèi)加入引發(fā)劑和水配成引發(fā)劑溶液備用； (2)、在苯乙烯高位槽內(nèi)加入計(jì)量的苯乙烯物料備用； (3)、在丙烯酸酯類高位槽內(nèi)吸入經(jīng)計(jì)量的所需的丙烯酸酯備用； (4)、在清潔的聚合反應(yīng)釜內(nèi)加入定量的去離子水，開啟攪拌，加入乳化劑，加入丙烯酯胺；打開自動(dòng)化控制裝置；分別由2個(gè)原料高位槽自控加入1/3重量的丙烯酸酯單體和1/3重量的苯乙烯，攪拌15分鐘；開啟加熱蒸汽緩慢升溫至75°C，升溫時(shí)間50-60min，自控加入1/3重量的引發(fā)劑溶液，此時(shí)溫度上升較快，關(guān)閉加熱蒸汽自控閥門，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻水閥門控制反應(yīng)溫度不超過102°C ;當(dāng)溫度穩(wěn)定在92±6°C時(shí)，同時(shí)緩慢均勻地滴加余下的2/3量的丙烯酸酯單體、2/3量的苯乙烯和2/3量的引發(fā)劑溶液，加料時(shí)間控制在50-60min ;加畢在80-90°C保溫1-1.5小時(shí)，加入中止劑，然后冷卻到40-45°C ； 上述步驟(4)中，經(jīng)由PLC控制系統(tǒng)分別自動(dòng)調(diào)整控制丙烯酸酯進(jìn)料管、苯乙烯進(jìn)料管、引發(fā)劑進(jìn)料管上的控制閥，以控制丙烯酸酯、苯乙烯、引發(fā)劑溶液的加料量和加料速度，前面先加1/3量，后面再加余下的2/3量，加料時(shí)間控制在50-60min ;經(jīng)由PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整控制加熱蒸汽管入口的控制閥，以控制反應(yīng)釜內(nèi)的溫度一開始在加入引發(fā)劑前緩慢升溫至75°C;經(jīng)由PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整控制冷卻水管入口的控制閥，以控制加完1/3量的引發(fā)劑后反應(yīng)溫度不超過102°C，而后穩(wěn)定在92±6°C，全部加完料后在80-90°C保溫1-1.5小時(shí)，加入中止劑后冷 卻到40-45°C。
【文檔編號(hào)】C08F2/01GK104014293SQ201410122441
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】傅瑞芳, 張?zhí)旆? 申請(qǐng)人:上海天壇助劑有限公司