PVC行业工业节能减排优化解决方案Word下载.docx
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未聚合的VCM大部分在聚合的下游系统回收，供下一次批量循环使用。
其批量循环过程如图1所示。
三、行业理解
70m3釜生产工艺及批量控制的主要特点为：
PVC产品有多种牌号，批量配方系统十分复杂。
每个牌号的配方都由十几种物料参数以及数十个可调参数组成；
采用全密闭式自动加料，对加料的精度要求高；
采用等温加料技术。
控制系统根据热平衡方程，计算出需加入的脱盐水的温度，再通过调节冷、热脱盐水的比例对入釜脱盐水的温度进行控制。
节省了升温过程，加料结束后直接进入恒温阶段。
聚合温度的控制是通过调节半管夹套和内冷管进水流量的大小来稳定控制釜温的变化；
在反应中需要采用更贴近聚合釜内物料体积收缩情况的注水方式；
控制系统需要具有柔性、能够适应多种产品工艺的变化。
整个生产装置由若干个独立的系统所组成，在批量生产过程中，批量主程序要对各独立的系统资源和设备进行统筹，并按照顺序执行各单元过程（子程序），如涂釜程序、加水程序、加单体程序、出料等。
另外，在批量过程中，程序需要有对各种故障情况进行相应的处理；
批量程序的设计既要保证整个装置的安全性，同时又要保持一定的灵活性。
既要避免因为人为操作失误、或者设备故障、或配方失调所造成的生产事故或者产品合格率的下降；
又要在一些允许的情况下方便地调整装置的工作状态，高效的利用设备资源，减少设备空闲时间，从而提高整体生产效率。
四、典型控制
等温进料控制
在古德里奇技术中，脱盐水采用热水进料，当脱盐水、VCM单体、分散剂和其它助剂加料完成后，聚合釜温度等于聚合反应温度，加入引发剂后即可直接进入聚合反应过程，省去了升温环节，不但缩短了单釜操作时间，提高单釜产能，而且提高了产品质量。
等温水进料控制原理如图2所示：
粗料检测
粗料预测通常在两个阶段进行，一是在分散剂后、引发剂加入过程的前后进行预测，此为早期预测；
二是在反应过程中进行预测，它完全可测定出反应中的釜内物料形成状况。
早期粗料预测是采用MINDY数法。
反应过程中的粗料预测有搅拌电流（功率）的变化率计算法和图示法。
聚合釜温度控制
工艺上要求在PVC的聚合过程中温度控制在设定温度的0.2℃之内。
由于古德里奇技术采用等温水进料工艺，与冷水进料工艺相比，在加料结束后省去了升温的过程，因此可以认为没有升温阶段到恒温阶段之间的过渡过程。
当聚合釜温度接近反应设定温度时，按照以下方案进行控制，以保证反应温度的稳定。
温度控制原理如图3所示：
另外，在加完引发剂之后，聚合釜内变成一个放热的体系，而且放热量在开始阶段将逐渐增加，而冷却循环水的阀门此时还没有开启。
因此，在聚合反应前期的温度控制通常采用经验控制方案。
注水
聚合过程的注水可以维持聚合釜反应体系物料体积不变，减少由于聚合反应产生的体积收缩而造成传热问题，而且不增加釜内的气相空间，减少氯乙烯气相聚合所造成的粘釜，也防止可能产生的局部爆聚，从而提高聚合釜产能和产品质量。
因此，在聚合反应过程中需要向聚合釜内进行注水。
70m3釜注水的最常见的方式是恒流注水，这种注水方式基本可以满足生产需要。
中控在此基础之上依据PVC转化率采用多段恒流注水的方式，这种方式与恒流注水相比更符合实际生产过程，达到了更好的控制效果。
多段恒流注水方式的原理如图4所示。
转化率在线测量
聚合转化率的在线测量可以帮助操作人员了解聚合反应的状况，以及作为反应过程注水和反应终点判断的依据。
转化率在线测量的原理是热量平衡，即Q吸=Q放。
五、典型工程
宜宾天原海丰和锐有限公司20万吨烧碱、20万吨/年PVCDCS系统工程项目是由中控负责设计并成功实施的大型氯碱项目。
该项目是国产DCS系统首次在PVC大型聚合釜装置上的成功应用。
系统的整体设计充分体现了DCS控制系统控制分散，操作集中的优点。
极大的提高了企业的生产和管理自动化水平。
展示了中控在化工领域的先进技术水平和雄厚技术实力。
系统规模
系统的实际控制I/O点数达9855点，实时数据库总点数达2.5万多点，历史趋势记录点数近一万点。
网络配置
如图5所示，该系统是国内首次将离子膜、VCM和PVC装置共用一个控制网络，网络总共连接操作站32台（3台远程操作站），控制站12个及通讯站6个。
历史趋势数据服务和GPS时钟同步服务设置了专用网络。
系统结构
系统提供了丰富灵活的第三方设备通讯接口，支持MODBUS协议、Profibus_DP等协议下的设备通讯，实现了与现场PLC及其它设备的连接。
系统中设置了GPS时钟服务器，确保系统时间准确同步，趋势记录设置了专用的服务器及网络。
成功解决了记录点数多，客户端多的问题。
此外，为最大程度的保证控制的分散性和操作集中性，系统大量的采用光纤来连接远程机柜和广泛分布的控制站。
系统控制装置
该项目的控制要求很高，其难度主要体现在干法乙炔发生装置的工艺与控制技术还在探索和完善的阶段，离子膜工段装置工艺危险，流程长，要求系统具有很高的安全性和可靠性，具备全厂互动联锁要求。
聚合工段的装置控制工艺复杂，控制精度要求高。
此外，所有装置处于雷电高发和易着雷地区，部分装置现场环境恶劣，存在易爆，腐蚀性气体等。
中控凭借丰富的行业经验和完备的工厂自动化解决方案成功克服了以上难点，确保所有装置安全、稳定的运行。
温度控制效果如图6所示。
70m3聚合釜典型业绩
六、中控优势
技术优势
对氯碱行业传统工艺及及新型工艺及控制，中控有着深刻的理解。
中控在离子膜、PVC行业积累了丰富的应用经验，具备提供自动化整体解决方案能力。
相比与其它行业的化工装置，PVC行业对先进控制、复杂控制有更多的要求，中控迄今已成功实施5家PVC企业的70m3聚合釜DCS控制，验证了系统及控制策略的适应性。
人力资源优势
公司拥有一大批高学历、高素质人力资源，分布在产品研发、制造、销售、工程实施和售后培训、服务等部门。
中控专注于工业自动化行业16年，在进行技术积累的同时，培养出了一支结构合理、经验丰富的人才队伍，成长出了一批资深专家、行业高级工程师、项目实施管理高级人才和项目实施工程师。
结构合理的梯级人才队伍是公司持续稳定发展的基础和保障。
区域及服务优势
中控分布在全国的17个分公司、30个服务网点，能够为用户提供便捷、优质服务。
产品性价比优势
中控产品性价比很高，这是使用中控产品企业的共识。
经过十多年的不断努力，中控持续推出具有国际水平的DCS系统，不断满足企业用户对控制系统大型化、智能化、集成化的要求，在中控的不断努力下，国内企业装备投资得以降低。
通过多年的积累，中控掌握了PVC生产大型聚合釜的控制技术，是国内为数不多的可以与国外同行竞争的PVC大型聚合釜整体自动化解决方案提供商及实施者。
完全自主研发的中控WebField系列DCS控制系统及软件产品，打破了大型PVC聚合釜控制系统对国外的依赖。
七、服务体系
贯穿产品生命周期的服务管理
中控开发了广泛的、全面的服务项目，向用户提供独具特色的、充分考虑用户利益的服务内容。
通过有效的服务方式，简化并集成整个产品生命周期的所有服务活动，在产品的不同阶段提供专业的针对性服务。
以呼叫中心为平台的一站式服务
呼叫中心是用户咨询、用户提出服务请求、用户投诉及中控向用户提供主动服务的统一平台。
提供7天×
24小时全天候热线电话技术支持和快速反应的现场排障服务；
统一记录、接受、调度全国的服务资源，提供从售前咨询到售后服务的全方位一站式服务；
拥有多个实验室，配有先进的测试仪器和设备，对故障件进行质量分析与处理，大大提高维修的响应速度，最大限度地满足用户快速修复的需求；
完善的服务管理信息系统，集服务过程管理、备件管理、费用管理、各类信息查询检索等于一体的功能强大的信息网络，可以保证各种服务数据快速、完整地传送到每一个服务业务单元；
定期发放维护期刊，并及时以光盘、电子邮件或书面文档等形式发放有关中控产品最新动态、雷电预警、鼠虫害预警、维护小贴示等信息。
专业化服务团队
中控拥有400多名具有丰富实践经验的一线人员和具有资深服务经验的管理人员优化组合的服务团队，辅之于一批来自设计院、大型石化、大型热电企业的资深技术专家，这支团队已经被锻造成为一支“服务意识成熟、服务理念创新、服务手段科学、服务效果突出”的过硬队伍。
服务质量保证体系
以工程监理制度为核心的全面服务质量管理；
标准化的服务工作流程和规范，完整的售前支持，工程设计、系统总装、现场实施、项目竣工到售后服务的全程服务质量管理制度。
服务回访制度；
投诉热线及投诉邮箱，满意度调查与评估。
EEO-Suite（Energy-saving,Emission-reducingandOptimizationSuite）节能减排优化解决方案面向企业全局，对包括生产装置和公用工程在内的整个工艺生产过程建立机理和优化模型，进而通过操作、计划、调度、设计、改造优化，实现企业节能、减排、增效目标，全面提升企业综合竞争力。
一、系统构成
EEO-Suite节能减排优化解决方案的主要软件系统包括：
流程模拟与优化系统EEO-SimPro；
瓦斯平衡与调度优化系统EEO-Gas；
能源管理与优化系统EEO-EMS；
油品调合与优化系统EEO-Blend。
EEO-Suite节能减排优化解决方案的主要咨询服务内容包括：
换热网络优化；
能量系统优化；
能源审计和节能规划；
产销研一体化和供应链优化。
二、技术优势
核心技术确保高回报
1、基于自主研发的反应器机理模型，实现全流程模拟，通过优选装置原料、优化装置生产方案、提高装置负荷，实现核心装置节能增效目标；
2、基于自主研发的瓦斯系统调度优化模型，通过减少瓦斯排放、节约补烃量，实现燃料系统节能减排目标。
完整方案支撑安全高效
1、完整的能源管理方案，全面提高能源系统调度和管理水平，在实现节能减排目标的同时提高公用工程的安全性和效率；
2、完整的油品调合方案，通过高品质控制、减少质量过剩、缩短调合周期，在实现节能增效目标的同时提高调合过程的安全性和效率。
咨询服务提升企业竞争力
提供从局部到全局的全方位节能优化咨询服务，以提高企业综合竞争力为己任。
三、典型效益
节能减排优化项目的投资回报期通常在6个月左右，通过节能减排优化项目的实施可以为企业实现：
准确模拟各种专用反应装置，反应装置蕴藏着整个企业80%的潜在效益；
优化产品分布，提高目标产品收率0.5~5%；
优化装置操作工况，实现装置节能降耗1~5%；
提高装置负荷0.5~5%；
提高瓦斯平衡和调度水平，减少瓦斯排放时间5~20%，减少瓦斯系统补烃消耗5~10%；
提高能源管网操作和管理水平，减少管网能源损失2~5%；
通过优化咨询服务，提供换热网络和能量系统优化方案，以较少的投资实现明显节能减排目标。
（一）流程模拟与优化系统EEO-SimPro
概述
流程模拟与优化系统EEO-SimPro提供一系列具有自主知识产权的石化反应装置机理模型，可以实现石化装置的全流程模拟与优化，指导装置设计，优化原料和操作工况，发现薄弱环节和“瓶颈”，进而实现企业节能降耗、挖潜增效、提高经济效益的目的。
通过实施全流程模拟与优化，可以为先进控制与在线优化、计划与调度优化、油品调合等提供机理模型，提升APC和MES的价值，发挥它们的最大效用。
增效途径：
1、准确模拟各种专用反应装置；
2、仅仅通过改变操作条件，将操作工况逼近到最优值；
3、优化产品分布、提高装置负荷；
4、优选原料、原油采购优化；
5、常减压装置切割方案优化；
6、找出全厂的生产“瓶颈”，并提供脱“瓶颈”方案；
7、提供改造、扩能方案；
8、为APC提供机理模型和最优设定值，发挥APC的最大效益；
9、为计划调度系统提供更准确的LP模型，提高计划调度水平，发挥MES最大效益。
（二）瓦斯平衡与调度优化系统EEO-Gas
瓦斯平衡与调度优化系统EEO-Gas提供炼油和化工企业瓦斯系统平衡、实时监控与调度优化的整体解决方案，集成了公用工程实时监控、瓦斯产耗预测、瓦斯管网在线模拟、瓦斯系统调度优化等软件模块，可以辅助提高瓦斯平衡和燃料调度水平，提高瓦斯系统的操作安全和平稳性，减少瓦斯放火炬和补烃量，实现节能减排目标。
特点
1、针对国内炼油和化工企业瓦斯系统的具体特点，建设2个集成平台：
公用工程信息集成和实时监控平台、瓦斯系统调度优化平台；
2、公用工程信息集成和实时监控平台实现企业整个公用工程的实时监控、异常诊断和综合管理，提高公用工程的操作安全和平稳性；
3、瓦斯系统调度优化平台，基于瓦斯产耗预测和瓦斯管网模拟模型，以调度周期内燃料消耗成本最低和操作最平稳为目标，建立调度优化模型，给出未来调度周期内优化的调度方案，掌握现在，预知未来，实现“定量调度”和“事前调度”，通过减少瓦斯排放，优化燃料配置，节约轻烃资源，取得节能减排效果；
4、该系统具有在炼油和化工企业广泛的适用性、开放性和可移植性，可以为企业带来明显的经济效益和社会效益。
（三）能源管理与优化系统EEO-EMS
能源管理与优化系统EEO-EMS主要面向流程企业的公用工程和能源系统，以节能减排为首要目标，为企业的能源系统实现全方位、闭环式管理提供信息化和模型支撑。
主要功能
1、能源数据采集--将各种能源数据采集到实时数据库；
2、能源实时监控--基于实时数据库，实现能源系统的实时监控、趋势分析、异常报警、信息处理和归档等功能；
3、能源信息管理--基于实时数据库和关系数据库，实现能源系统的信息流和业务流管理。
主要功能模块包括能源设备管理、能源报表管理、能源质量管理、基于WEB的能源信息发布、能源实绩分析、能源计划管理等；
4、能源优化调度--基于模型，实现能源系统的“事前调度”和“定量调度”，通过提高能源系统的调度水平，实现节能减排目标。
由能源负荷预测软件EEO-Forst、能源管网在线模拟软件EEO-EPS、能源调度优化软件EEO-ESOpt等套件组成；
5、能源优化控制--对能源系统的关键耗能设备和过程提供优化控制解决方案。
（四）EEO-Blend油品调合与优化系统及其应用
油品调合作为炼油厂生产的最后一道工序，是炼油生产中直接与炼油厂经济效益相关的重要环节，是炼油工业综合优化的关键部位，也是企业提高利润的最后一次机会。
油品调合与优化系统EEO-Blend首先建立准确的调合模型，使用优化技术给出最优的初始调合配方。
然后针对不同的调合方式和调合要求，对调合过程进行在线质量控制，确保调合过程按预定目标进行，最终调合出满足质量指标的成品，减少质量过剩，降低调合时间和调合成本，获取最大的调合效益。
1、适用于原油调合、汽油调合、柴油调合、润滑油调合和燃料油调合；
2、适用于离线调合、在线调合、罐式调合和管道调合；
3、内置调合模型库并对调合模型库实现滚动优化，大大调高调合系统的模型精度；
4、采用独有的线性/非线性多目标优化器，确保按最优调合配方进行调合，减少质量过剩
5、优化控制主模块负责离线配方生成和在线调合控制，包括调合配方优化模块（BRO）、调合控制优化模块（BCO）和基本回路控制模块（BCC），BRO实现离线配方生成和在线配方修正，BCO实现比例精确控制，BCC实现组分油管路的基本回路控制；
6、优化管理主模块负责从调合计划调度、调合执行到调合性能监视的全过程管理，包括物料管理、设备管理、配方管理、任务管理、调合监控、权限管理、在线帮助等。
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