化工生产中反应釜温度控制系统的设计研究

冀创新（中轻日化科技有限公司，山西太原 030001）



化工生产中反应釜温度控制系统的设计研究

冀创新
（中轻日化科技有限公司，山西太原 030001）

摘 要：随着社会的不断发展，反应釜被广泛应用于制药、化工等领域中。但就当前的现状来看，反应釜温度控制在化工生产中仍然存在着某些不可忽视的问题，为此，基于化工领域可持续发展背景下，应注重强调对反应釜温度控制系统的优化设计，并注重结合反应釜工作特性，选用最优控制器参数，达到高效、稳定温度控制状态，提升控制系统整体的运行水平。

关键词：化工；反应釜；温度控制；设计

在化工生产过程中，反应釜作为原料向产品转换的主要设备，其关系着整体生产效率。为此，为了适应当前化工领域的发展需求，在化工生产过程中应注重针对温度控制问题，设计温度控制系统，从而加强反应釜温度控制效果，满足化工生产需求。以下就是对反应釜温度控制系统设计路径的详细阐述，望其能为当前化工生产的健康稳定发展提供一定的参考，并带动反应釜控制系统的不断优化。

1 化工反应釜工作特性

就当前的现状来看，反应釜工作特性主要体现在以下几个方面：

1）反应釜在对化工生产温度进行控制的过程中，将热水阀门、冷却水阀门作为控制工具，同时注重在温度调试过程中以均匀搅拌物料的方法控制温度，并就此保障温度的均匀性。此外，在工艺升温阶段，为了保持温度恒定的运行空间，在加热已达到预定反应温度的基础上，将多余热量移走，由此满足生产工艺的需求，达到最佳的生产工艺状态。

2）从反应釜操作流程角度来看，要求相关技术人员在操作过程中，应注重计量一批或几批反应物，同时注重在加热反应阶段，严格控制加热时间，并确保反应釜内处在持续升温的状态下，以保障温度或压力上升至开始反应过程的稳定性，满足生产工艺的需求。此外，在反应放热阶段，由于反应温度、放热速率间存在着正反馈自激关系，因而在反应釜系统操作过程中，应加强对温度进行有效控制，即确保其始终处在低于警戒线的状态下，规避“爆聚”，即能量或物质快速对称地向内会聚的过程，提升生产工艺整体水平。

3）

2 化工反应釜温度控制系统设计路径

2.1 软件配置设计

在反应釜温度控制系统设计过程中，为了满足合成釜、配料釜等的工艺温度控制，并反馈液位、压力、流量等测点的实时检测数据，要求相关技术人员在对软件进行配置过程中，注重将S7-300作为系统支撑条件，同时注重在软件系统设计过程中配备软件主界面、程序编辑器、符号编程器、硬件诊断等功能，由此实现对LAD、FBD、STL，即梯形图语言、功能块图、指令表语言等的编程与分析，并实现对化工生产过程中数据的管理，满足数据应用需求［1］。此外，在软件配置设计过程中，亦应注重完善统一通信环境，即利用可编程序逻辑控制器，连接各网络环境，同时将报警信息、通信信息、编程信息等反馈至人机操作界面平台，最终实现对反应釜设备的有效管理。另外，在反应釜温度控制系统设计过程中，亦应注重完善WINCC监控软件，继而便于用户在对化工生产过程中的反应釜温度进行有效控制时，可实时获取现场控制画面，且通过人机界面，调整反应釜加热阶段等温度状况，由此满足生产工艺需求。

2.2 硬件配置设计

在硬件配置设计过程中，首先要求相关技术人员注重依据化工生产需求，将反应釜温度控制系统以输入模块、输出模块、通讯模块、数字量模块进行划分，且注重在模块设计过程中调配硬件控制系统灵活度，如，在中央处理器设计过程中，将S7-300作为核心组成部分，同时注重运用远程设备ET200，对调节阀、电机等现场设备的运行数据进行采集、整理，并将其以I/O数据形式输出系统，供用户使用。此外，在反应釜温度控制系统设计过程中为了满足系统设计需求，应注重在系统优化处理过程中配备1个以太网通讯模块、3个温度检测模块、6个模拟模块等，由此来打造良好的温度控制空间［2］。

2.3 人机操作界面设计

在反应釜温度控制系统设计的基础上，人机操作界面的设计应从以下几个层面入手：

（1）在反应釜温度控制系统处理过程中，为了便于用户的操作需求，提升温度控制的整体效果，应注重将WINDOWS 2007作为人机控制系统设计的核心部分，同时注重配置两台或以上的计算机，由此来实现对化工生产现场的实时监控，并以人机界面监控画面的形式对化工生产过程中设备运行参数进行反馈，由此达到最佳的反应釜温度控制效果［3］。

（2）在人机操作界面设计过程中，为了提升反应釜温度控制的整体效果，亦应注重完善酯化缩聚画面、总图画面等

反馈功能，由此实现对温度的实时操控，且通过界面对设备运行曲线画面的观察，对温度进行有效的调整，规避“爆聚”等不安全事故问题的凸显。

2.4 参数因子自调整模糊控制器设计

在反应釜温度控制系统设计过程中，为了满足系统的稳定运行，应注重在系统优化处理过程中，从调整因子、量化因子等角度出发，对温度控制系统参数进行选择，并设定釜温误差、误差变化分别为E、EC，继而将釜温误差置入到对应域中，即：E（kT）=K1e（kT）［4］，且通过对现场环境的观察，对量化因子参数等进行调整，最终将E控制在1.5左右，由此来达到最佳的系统温度控制效果，同时依据监控画面，观察调试后参数变化状态，实现对温度工艺曲线的最优调整。

3 结论

综上所述，基于现代化工领域可持续发展背景下，温度控制问题逐渐引起了人们的关注。因而在此基础上，为了打造良好的工艺生产环境，要求化工企业在实际生产过程中应注重从人机操作画面设计、硬件配置设计、软件配置设计等角度出发，对反应釜温度控制系统进行优化处理，并致力于打造实时监控环境，以便于相关工作人员在实际生产过程中通过人机界面实时调试温度状况，最终满足生产工艺需求。

参考文献

［1］ 罗小燕，蔡改贫，熊奇，等.白钨矿反应釜温度控制系统设计与仿真［J］.中国钨业，2015，12（02）：68-71.

［2］ 赵晓东，杨洋，孔亚广.废塑料炼油过程控制反应釜温度控制系统设计［J］.杭州电子科技大学学报，2012，12（06）：121-124.

［3］ 高强，张劲松，佟璐，等.智能型实验用红外加热反应釜温度控制系统的设计与实现［J］.科技信息，2013，15（05）：1-2.

［4］ 安丰颖.无模型自适应控制系统在聚合反应釜温度控制中的应用［J］.化学工程与装备，2014，12（04）：71-74.

Chemical Reaction Kettle Temperature Control System Research and Design Research

Ji Chuang-xin

Abstract：With the continuous development of society，the reaction kettle is widely used in pharmaceutical，chemical，etc.But is the current situation，the reaction degree of the temperature control process activities in the process of carry out still exist some problems which cannot be ignored，therefore，based on the field of chemical industry under the background of sustainable development，should pay attention to emphasize the optimization of the reaction kettle temperature control system design，and pay attention to combining with the reaction kettle working characteristic，chooses the optimal controller parameters，temperature control to achieve high efficiency，stable condition，enhance the level of overall control system operation.

Key words：chemical industry；the reaction kettle；temperature control；design

中图分类号：X734.2

文献标志码：B

文章编号：1003–6490（2016）02–0085–02

收稿日期：2016–02–07

作者简介：冀创新（1972—）男，山西平遥人，工程师，主要从事表面活性剂的生产与研发工作。