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PKS系统在聚酯化工装置中的应用初探

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：郁超楠

[导读] 摘要：在聚酯化工装置之中，PKS系统可发挥突出作用，不仅能够实现聚酯化工的智能化，而且根据PKS具备独特的第三方通信功能，还有利于实现聚酯化工整体效率的提升，从而促进其实现发展。

        扬州惠通化工科技股份有限公司江苏扬州 225000
        摘要：在聚酯化工装置之中，PKS系统可发挥突出作用，不仅能够实现聚酯化工的智能化，而且根据PKS具备独特的第三方通信功能，还有利于实现聚酯化工整体效率的提升，从而促进其实现发展。本文主要对聚酯化工装置之中对Experion PKS系统的应用进行研究，对这一系统的性能、特点以及软件和硬件设计思想做出分析，从而保证聚酯化工装置的运行效率得到提升。
        关键词：PKS系统；聚酯化工装置；应用
        前言：聚酯化工装置顾名思义主要是应用于聚酯生产的一种专业化设备，近些年来，随着科学技术的不断发展共内外聚酯生产的工艺技术正在不断提升，例如，德国吉玛公司发明的专利技术——五釜工艺技术，主要采用二氧化钛为消光剂，采用醋酸锑为催化剂，采用乙二醇（EG）和苯二甲酸（PTA）为原料，来对纤维级聚酯切片进行生产。而聚酯装置开始主要是采用PROVOX系统来对生产流程进行监控的，但经历十几年的应用，该控制系统逐渐出现卡件老化、系统反应迟缓、故障率较高等问题，且在采购备件方面也比较艰难，从而严重影响了聚酯装置正常、稳定的运行，在这种情况下，聚酯装置在运行过程中便容易出现失稳装填，为了保证聚酯化工装置能够得到稳定、高效的运行，需要对聚酯化工装置老旧的控制系统进行更新替换，PKS系统便可有效的“接管”以前老旧的控制系统，保证聚酯化工装置的高效稳定性。
        1 聚酯化工装置的工艺流程
        在对聚酯切片进行制备时，其具体的工艺流程如下：首先应该先将PTA粉末通过压缩机风将其送至日料仓，PTA粉末进入到日料仓之后，会通过PTA称进行连续性称重计量，之后便会加至浆料配制槽之中，以PTA粉末进料量为依据，能实现催化剂以及乙二醇的加入量，从而使浆料配比的稳定性得到保障。在浆料配置槽之中，反应物会通过搅拌器的搅拌产生浆料悬浮物，这些悬浮物比较均匀。完成配制的浆料会通过两台浆料泵在第一酯化反应釜顶位置送入。在搅拌器进行持续搅拌以及热媒进行辅助加热的条件下来实施酯化反应。反应温度一般为257℃，反应时间一般在4h左右，在反应过程中所产生的酯化物将会通过输送泵从侧面进至第二酯化反应釜之中，该反应釜的反应温度需要控制在263℃左右，反应时间应该保持在1.5h左右，酯化率需要达到98.5%，物料通常会先进入到反应釜的内室，然后再从外室出料，并将出料送至第一预缩聚反应器之中。物料进入到第一预缩聚反应器之中时会先进入到内室，然后再从外室出料。
        当第一预缩聚反应器保持真空状态下，主要是进行缩聚反应，且酯化反应会持续性进行。反应器之中的操作压力应该进行有效控制，一般需要控制在10kPa左右，这一需求可劲儿采用真空系统进行调节。反应温度大致为272℃时，反应时间大约在42min左右，预聚合物会通过压差以及位差从底部想第二预缩聚反应器自然流入，这一反应器属于全夹套单轴环盘式反应器，能够在1kPa以及274℃下实现反应，反应的时间大概可达50min，完成反应之后的预聚物的酯化率通常可以达到99.5%，并且其聚合率也能够达到95.5%，特性粘度可达0.25，聚合度可达16。
        通过第二预缩聚反应器完成反应之后，所形成的预聚物通过过滤器送至圆盘转子式反应器（卧式），并且在100Pa以及283℃的环境下，通过大约6h以上的时间，最终完成缩聚反应。缩聚反应完成之后，这时聚合物的酯化率通常可以达到99.8%，特性粘度可达到0.65，聚合度可达到100。通过圆盘转子式反应器（卧式）进行反应之后，所产生的聚合物便会通过熔体出料泵而不断增压，然后通过熔体过滤器完成过滤之后，会经过熔体分配法，去铸带头以完成铸带，之后便进入到切粒机切粒环节，将完成的铸带切粒，最后通过风送系统将成品送至聚酯切片料仓。

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        2 Experion PKS系统概述
        2.1 系统简介
        Experion PKS系统即过程知识系统，是在HONEYWELL公司研发的TDC2000、TPS、TDC3000等系统基础上，通过世界领先技术来实现开发推广的一种系统，PKS系统发挥的重要功能在于其具备微软公司的客户系统和WONDOWS服务器，具有突出的开放性，且功能非常强大，该系统主要有工程组态工具、控制器以及控制网络等部分构成，通过服务器实时采集的数据，从而能够提供显示、警报以及历史数据采集以及各类报表、报告等多方面功能，PKS系统通常由操作站、服务器、以太网、控制器等部分组成，服务器采用微软WONDOWS2008 Server，操作站采用微软Wondows 7 操作系统。
        2.2 系统架构
        整体控制系统应用容错以太网结构，其中，工程师室主要由工程师站以及FDM远程服务器各1台、服务器2台组成；中央控制室是由打印机、11台操作站以及其他辅助设备组成；现场机柜室根据具体的区域进行划分。EPKS系统应用了控制器C300，其能够将电源分配、电子模块、信号接线组件以及网络连接进行有效集成。此外，该系统的控制策略主要通过Control Builder来进行生成，此工具属于一种图形化工具，支持PKS控制器以及应用控制的各环境节点。该工具能通过图表来实现对各控制块的表示，而控制块则可通过点名或者是使用鼠标点击来完成“接线”。在执行在线监控策略时，可通过控制方案图来实现，且能够对控制参数进行改变。所以使控制策略能够得到检验。
        3 聚酯化工装置中对PKS系统的应用
        3.1 可用于复杂控制回路组态方案的设计
        磁装置的工艺技术比较复杂，并且在控制要求方面也比较高，具有多种联锁回路以及复杂控制，而这些内容均可以在DCS之中来实现。在聚酯切片生产的过程中，聚酯切片的等级如何取决于其主要应用的原料配置比，即EG和PTA的配置比，这两种原料产生的配比波动会造成聚酯切片质量收到影响，所以应该重视EG和PTA的配比控制。根据原聚酯装置控制方案，可以通过PKS系统对其进行重新组态，在此过程中，EG/PTA量比控制便成为了组态方案设计的关键，所以在对PKS系统进行应用时，应该通过该系统对这一关键点进行考虑，从而保证组态方案设计的科学性。
        3.2 对PKS通信功能的应用
        聚酯切片所采用的传送系统主要是单独形式的PLC控制系统，其硬件配置主要是由中央处理器、电源卡、通讯卡以及I/O卡件组成。在通讯处理卡处存在串行的通讯接口，其中包含接口板1块，插座连接器1个，为了确保该装置能够顺利有效的完成生产，在对PKS进行应用时，需要将PKS系统统PLS之间进行正常通讯。可以使用RS-232/485转换器同通讯卡之间进行连接，然后将RS232转换成RS485，之后再同NPORT5150之间进行连接，并将RS-485串口想以太网接口转换，最后与容错以太网中的交换机连接，最终使PKS系统同PLC之间的数据交换得以实现，从而使PKS第三方通信功能能够有效应用于聚酯切片的传送系统之中，从而聚酯切片得以顺利完成生产。
        结束语
        PKS系统是Honeywell公司的一项新型自动化系统，该系统能有效的实现过程控制及人员控制，并且还能够应用于资产管理以及日常经营工作之中，使聚酯化工装置以往使用的控制系统特点得以保留的基础上增加新功能。自PKS系统投入使用之后，不仅能够保证系统运行的故障率降低，而且还保证操作的平稳性，且各方面性能均能够与设计要求相符，极大的改善了聚酯化工装置老旧的系统，不仅减少了安全隐患，还提升了系统运行效率，提高生产质量，最终使聚酯生产企业的经济效益得到实现。
        参考文献
        [1]王建超. Experion PKS系统在聚酯装置中的应用[J]. 自动化应用, 2017, 000(002):54-56.
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        [5]韩海燕, 崔守志. 霍尼韦尔ExperionPKS系统在MTO装置中的应用[J]. 数字通信世界, 2016(5):86-87.