反應釜溫度控制研究現(xiàn)狀與化工自動化發(fā)展

楊 輝

（山東齊魯石化工程有限公司，山東淄博 255400）

反應釜溫度控制研究現(xiàn)狀與化工自動化發(fā)展

楊 輝

（山東齊魯石化工程有限公司，山東淄博 255400）

反應釜在生產(chǎn)過程中占據(jù)非常重要的地位，其與產(chǎn)品質(zhì)量密切相關，因此有必要深入分析反應釜溫度控制系統(tǒng)現(xiàn)狀，結合目前化工自動化發(fā)展，為我國工業(yè)生產(chǎn)水平不斷提升打下堅實的基礎。基于此，就反應釜溫度控制研究現(xiàn)狀與化工自動化發(fā)展展開論述。

反應釜；溫度；研究現(xiàn)狀；化工自動化

作為化工生產(chǎn)過程中的重要反應器，對反應釜溫度的精確、合理控制顯得尤為重要，它不但有助提高裝置效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，且對裝置的平穩(wěn)運行，人身安全等也影響巨大。因此，從多方面對反應釜溫度控制方案進行深入探討研究，不斷優(yōu)化其自動化控制方案，在實際生產(chǎn)中意義深遠。

1 反應釜結構及實踐應用過程分析

反應釜是利用蒸汽、熱水或?qū)嵊偷龋ㄟ^反應釜的換熱裝置與物料進行換熱，提高釜內(nèi)物料的溫度。釜內(nèi)溫度測量一般根據(jù)測溫范圍選用熱電阻或熱電偶，與進入反應釜導熱介質(zhì)管線上的調(diào)節(jié)閥組成控制回路，達到溫度調(diào)節(jié)的目的。

常規(guī)反應釜溫度控制，僅需簡單的PID單回路調(diào)節(jié)即可，主要包括：被控對象（反應釜）、檢測變送裝置（熱電偶或熱電阻）、控制裝置（DCS）與執(zhí)行調(diào)節(jié)機構（調(diào)節(jié)閥）四大部分。以熱水導熱介質(zhì)為例，當反應釜溫度未達到設定值時，熱水進水調(diào)節(jié)閥開大，使熱水與物料充分換熱，直到達到設定溫度時，熱水進水調(diào)節(jié)閥關小，使物料溫度維持在設定值，實現(xiàn)整個反應釜溫度的自動化控制。

但對一些較為復雜的反應過程，如：需先對反應釜進行加熱，起動反應，待反應起動后，放出大量熱量，為使反應平穩(wěn)進行，需對反應釜進行降溫。在這種場合，若想實現(xiàn)反應釜的啟動和正常生產(chǎn)自動化，須采用分程控制系統(tǒng)。

在簡單控制系統(tǒng)中，一個調(diào)節(jié)器的輸出只帶動一個調(diào)節(jié)閥。而在分程控制系統(tǒng)，一個調(diào)節(jié)器的輸出去帶動兩個或兩個以上的調(diào)節(jié)閥工作，每個調(diào)節(jié)閥僅在調(diào)節(jié)器輸出的某段信號范圍內(nèi)動作。

當反應釜內(nèi)的溫度低于設定值時，調(diào)節(jié)器會指揮蒸汽進汽閥打開，對反應釜進行加熱。當反應開始后，隨著反應熱的逐步放出，調(diào)節(jié)器會逐步關閉蒸汽進汽閥，然后慢慢打開冷卻水進水閥，把反應熱取走。這樣，在反應釜的反應啟動開始，直到反應平穩(wěn)后，均可保持反應釜的溫度基本不變，從而實現(xiàn)了工藝過程的自動控制要求。

2 反應釜溫度控制研究現(xiàn)狀分析

國外發(fā)達國家在豐富的自動控制理論支持下，引入各種新技術到反應釜溫度控制中，如智能控制技術、微電子技術等，其主要包括以下優(yōu)點：

1）為解決化工生產(chǎn)中滯后、慣性等問題，構建功能強大的溫度控制系統(tǒng)，且系統(tǒng)結構復雜，在實踐應用中取得很好的溫度控制效果；

2）針對生產(chǎn)過程中難以進行有效溫度控制的特殊工況，通過構建基于受控系統(tǒng)數(shù)學模型，來模擬并解決了實際生產(chǎn)中的溫度控制要求；

3）通過對模糊控制、智能技術、自適應控制等不同技術的高效利用，在有效的算法支持下，優(yōu)化反應釜溫度控制系統(tǒng)服務功能，使具有很強的適用性；

4）針對反應釜溫度控制要求，能夠適應參數(shù)變化時的溫度控制過程，確保了受控系統(tǒng) 控制作用的充分發(fā)揮；

5）應用于反應釜溫度控制中的溫控器，充分考慮控制對象的功能特性，通過增加參數(shù)自整定功能，促使溫控器具有良好的自學習效果，使用中能結合實際情況對控制參數(shù)進行調(diào)整，適應不同運行工況下溫度控制要求；

6）通過對計算機技術、自校正控制等不同技術的整合利用，提高溫度控制系統(tǒng)運行過程中的控制進度，系統(tǒng)具有良好的抗干擾性，應用范圍廣泛。

以上內(nèi)容系統(tǒng)地闡述了溫度控制器研究現(xiàn)狀。同時，在反應釜溫度控制研究中還有一些不同的觀點：①雙模控制。其實際作用發(fā)揮中所依賴的控制方式為：bang-bang+PID?？刂七^程中需預先設定反應溫度，通過反應釜內(nèi)的加熱與冷卻工作機制，確保整個反應釜內(nèi)溫度變化均勻性；②運用科學的估計方法對反應熱進行分析，在PID的作用下實現(xiàn)反應釜溫度控制；③科學的GMC溫度控制方法及模糊控制法。

3 化工自動化發(fā)展分析

未來化工自動化發(fā)展中，需充分考慮反應釜溫度控制是否合理、有效，并對不同控制方法的實際作用效果進行科學評估。

化工自動化發(fā)展將會更加關注：

1）現(xiàn)場總線控制技術作用下的反應釜溫度控制效果，并在人工智能、計算機技術等不同技術的共同支持下，保持反應釜溫度良好的控制效果；

2）結合反應釜實踐應用中的參數(shù)變化機理，充分考慮未來化工自動化發(fā)展中反應釜溫度控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，處理好其與系統(tǒng)快速性之間的矛盾；

3）化工自動化發(fā)展中通過對反應釜溫度變化特點的深入分析，應考慮PID控制、預測控制、模糊控制等方法的配合使用，促使溫度控制系統(tǒng)的服務功能更加完善，優(yōu)化反應釜裝置的工作性能。

4 結束語

反應釜溫度控制效果的增強，有利于優(yōu)化設備工作性能，促進整體生產(chǎn)效率的提高。為實現(xiàn)對反應釜溫度的科學控制，未來化工自動化發(fā)展中應注重模糊控制方法、預測控制等方法的合理運用，確保反應釜溫度控制的先進性、有效性。同時，需根據(jù)形勢變化提升對化工自動化發(fā)展的認知水平，從而為我國經(jīng)濟社會發(fā)展注入新的活力。

[1] 胡亞南.間歇反應釜溫度控制算法的研究及實現(xiàn)[D].西安：陜西科技大學，2016.

R e s e a r c h S t a t u s o f R e a c t o r T e mp e r a t u r e C o n t r o l a n d D e v e l o p me n t o f C h e mi c a l A u t o ma t i o n

Yang Hui

The reactor occupies a very important position in the production process，which is closely related to the quality of the product.Therefore，it is necessary to analyze the current situation of the temperature control system of the reactor，and combine with the current development of chemical automation to lay a solid foundation for the continuous improvement of industrial production in China basis.Based on this，this paper discusses the status quo of reactor temperature control and the development of chemical automation.

reactor；temperature；research status；chemical automation

TQ273

A

1003-6490（2017）08-0140-02

2017-06-06

楊輝（1981—），男，山東淄博人，工程師，主要研究方向為主要化工、煉油行業(yè)的自動化控制設計。