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工程案例羧甲基纤维素配料系统的研究

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羧甲基纤维素配料系统的研究2020-05-05

羧甲基纤维素的生产工艺从其1921年面世以来,配料系统经过了长足发展。在建筑、食品、医药、日化、纺织等领域的应用范围也日趋广阔。根据自身在化工行业10余年的经验,于2002年就进入CMC的生产自动化改造。客户中已经投产的有10家,正在建设的有2家,目前改造的生产线总产能达到20000/年。由于有成熟的生产工艺、优秀的设计团队、优质稳定的设备,公司在产品质量控制、建设周期控制方面赢得了客户良好的口碑。本文以山东的一个项目为参考,就目前的生产控制方式进行阐述,希望能够与行业里的专家进行交流。同时期望能对同行有所参考,共同提高化工行业的自动化生产水平。

对于CMC的自动化生产做了如下研究

目前的生产方式存在的主要问题

羧甲基纤维素的生产环节可以分为:原料储运、液体和固体物料添加至反应釜、反应釜加热保温醚化、出料、离心、气提、洗涤、干燥、包装、蒸发回收溶剂。其中的关键控制点是反应釜的醚化控温。目前的生产企业在未做自动化改造以前,所有的生产环节基本是靠人工。这需要消耗大量的人力成本,耗费更多的时间,而且影响产品的稳定。基本上一个1500T/aCMC生产线,如果按照3个班组来轮班生产,每个班组需要配置30-40人左右。随着人力成本的日渐提高,本来已经利润不多的CMC行业面临着更加窘迫的行业环境。在加料环节,液体物料比如水、醋酸、乙醇、异丙醇等主要是人工依据液位标尺刻度、罐体容积、密度计算。或者现场流量计、称重仪表测量。这样就需要现场几个人一起配合,而且每次计算的误差比较大。这种方式影响了设计的配方比例,同时不利于新配方的产品结果分析。在温度控制环节,碱化阶段的温度控制相对简单,用人工实现起来也比较轻松。但是醚化阶段的温度控制由于需要的反应釜内温度控制精度较高,用人工的方式很难掌控。而且对于多个反应釜同时生产的情况,需要花费更大的精力。这样使得醚化阶段生产异常辛苦。同时产品的质量存在很大的波动。出料、离心、气提、洗涤阶段虽然对控制的要求不高,但是人工的方式还是会造成经常的堵料,严重影响了生产过程的连续性和生产效率。蒸发器回收溶剂的过程需要消耗大量的蒸汽,如果采用开放式的生产方式,必然会造成大量的能源浪费和生产成本的提高。

称重配料系统对存在问题的分析结果

关于液体物料的储运和计量,考虑到溶剂的挥发和可燃易爆性。需要建设单独的液体原料储存区,安装防爆标准进行建设,远离生产主车间。安装液位和温度传感器,检测储罐内的物料量和温度。在储罐区域布置危险气体检测探头,数据采集至中控室,中控室可以实时的监控危险气体的泄漏量,同时计算机可以进行及时的报警警告。配料系统从罐区通过离心泵将罐内的液体原料由管道输送到计量槽或者通过流量计后进入反应釜。原料的输送过程:备料泵的启停、切断阀门的开关、流量或重量的累积均由PLC自动控制。粉体物料的投放,可以用提升机或者电梯将精制棉、片碱等提升至投粉间。利用行车将吨袋提升至称重料斗口,投放至配方量后加盖。当需要投粉时控制系统自动打开投料刀闸阀和震动器将粉体投入反应釜。反应釜温度控制,可以在反应釜的釜壁上安装上下两只热电阻温度传感器,反应釜夹套的进出口安装2只热电阻温度传感器。通过热水阀、循环水阀、冷冻水阀来控制夹套的温度,夹套温度和釜温进行串级调节。自动配料系统最终控制反应釜的温度在±1℃以内。串级控制的难点在串级参数的设置,以及由升温切到串级的过渡阶段控制。公司通过多年的经验已经总结出了不同容积的反应釜控制参数,已经合理稳定的过渡调节计算公式。在项目应用中得到了很好的印证。出料、离心、气提、洗涤阶段,需要安装电流变送器或变频器和热电阻。可以实时的监控设备的运行状态,以及是否有堵料、过载、糊料、局部温度过高等现象,及时的发现设备的异常。防止出现停车或设备损坏的现象。蒸发器的回收需要通过上料泵和调节阀控制溶剂进入蒸发塔的回流量,同时根据安装在加热器和蒸发塔上的热电阻调节蒸汽的通入量。

产品种类繁多应用广泛:

配料系统同时具有集散系统和PLC的技术特点。通过总线局域网络进行的产品联网,符合了分散设备控制的发展趋势,具有接线开销低、扩展方便以及节点间直接通讯等优点;显示监控系统提供一个最佳的人机接口方式,形成一套灵活、清晰的生产过程控制管理系统;SIMATIC PCS7,西门子公司的新型集散配料系统(DCS),是全集成自动化(TIA)的核心部分,是使用单一、全集成化通用的系统解决自动化问题的革新产品。在工业生产过程中,为了提高产品质量、安全性及环境保护,对自动化的要求将越来越高。尤其在石油化工领域、制药、玻璃及电站等领域。不论您想实现何种规模的工业过程自动化,或是一个连续过程、批处理过程,西门子都能为您提供以SIMATIC为基础的系列产品,即PCS 7分布式控制系统,用于防爆区域的过程现场总线PA和各种仪表及分析系统。

我们可以为您提供从过程仪表,过程控制系统直至完整的自动化配料系统解决方案。所有这些均可按照您的需要而量体定做。现场仪表包括压力、流量和温度变送器,气体和液体分析仪。这些过程和分析单元运行平稳,可以确保各级自动化的高度结合,为过程自动化的解决方案提供了可靠、高效的平台。

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