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摘要：文章提出了环氧丙烷生产过程中氯醇化反应的自动控制系统设计方案，解决了生产过程中重要参数的精确、稳定控制，并应用于生产过程。
关键词：氯醇化反;参数控制
环氧丙烷是一种重要的化工产品，制备环氧丙烷的方法很多，如直接氧化法、共氧化法、间接氧化法、氯醇法等。其中，以氯醇法、间接氧化法两种技术为主普遍应用于工业生产中。氯醇法生产环氧丙烷技术主要是以丙烯和氯气为原料，首先丙烯经氯醇化反应生成氯丙醇，其次，氯丙醇经皂化反应生成环氧丙烷，最后经精制得到环氧丙烷产品。
环氧丙烷生产设备、工艺复杂，涉及参数上千个，需要控制的回路繁多、控制精度要求高，生产环境恶劣，必须采用自动控制技术。环氧丙烷生产装置要发挥装置的功能，优质、高效地生产出合格的产品，很大程度上取决于环氧丙烷生产装置的自动控制系统性能的好坏。
环氧丙烷生产的工艺流程非常多，其中最主要的为：氯醇化工序、皂化工序、精馏工序。本设计是针对氯醇化反应过程重要参数，采用自控技术实现生产过程的自动化控制。
丙烯和氯气是生产环氧丙烷的主要原料，进行氯醇化反应时，水、丙烯、氯气进入反应器进行化学反应，生成氯丙醇，这是主反应过程。同时还会发生丙烯和氯气直接发生化学反应的副反应过程，副反应生成物是二氯丙烷。因为二氯丙烷能够溶解丙烯，降低主反应中丙烯量，并且副反应也消耗大量丙烯和氯气，所以，氯气在反应前，首先要经过溶氯器，气态氯溶于工艺水中，在水中充分溶解，生成次氯酸，溶解了大量氯气的“氯水”送入氯醇反应器，与丙烯发生反应。避免氯气与丙烯直接接触生成二氯丙烷。
氯醇化反应化学原理如下：
工艺水、氯气、丙烯分别进入反应器，发生下列反应：
CL2+H2O
HCLO+HCL （1-1-1）
CH3CHCH2+HCLO
CH3CHOHCH2CL（β_氯丙醇）
+CH3CHCLCH20H（α_氯丙醇） （1-1-2）
为了保证溶氯效果，一般要求氯气稍微过量，但氯气量大了以后，会加大副反应物的生成量;同样，进入氯醇化反应器的气化丙烯量少，降低反应速度，丙烯量增多，会加剧副反应。为了尽量减少副反应及其产物，丙烯、氯气的配比是氯醇化反应中最为重要的工艺参数，直接决定着中间产物氯丙醇的产出率。
在实际控制过程中，我们是通过调节氯气和丙烯混合气（纯丙烯气体及回收的反应尾气）的流量，来控制氯气和丙烯的配比。控制原理框图如图所示。
该控制系统采用双回路比值调节系统，根据生产工艺，选取氯气为主物料，丙烯为从物料，丙烯随氯气的变化而变化。
主物料（氯气）控制回路，由氯气流量调节器、调节阀、流量变送器组成。调节器选用PI调节规律，流量测量与变送选用差压式漩涡流量变送器，用Pt100热电阻变送器、电容式压力变送器作为温度、压力补偿。调节阀选用气动隔膜阀。
从物料（丙烯混合气）控制回路，由混合气流量调节器、调节阀、流量变送器组成。调节器选用PI调节规律，选用漩涡流量变送器、气动薄膜柱塞型单座调节阀。
主从回路通过DCS系统中的比值调节器连接起来，比值调节器的比例系数由在线工艺气相色谱分析仪的分析数据控制。气相色谱分析仪是一种标准的气相分析仪，因为它可以用单个装置检测多种组份，可以直观地分析出任何种类的组份;而且处理气体的浓度范围很宽。在该控制系统中，选用日本横河公司出产的GC8型工艺气相色谱仪，对丙烯混合气体组份在线分析。气相色谱仪分析出混合气体中丙烯、丙烷、氢和氧的含量，然后计算出混合气体的平均分子量，再根据氯气的分子量调节混合气体流量，使得混合气体的平均分子量与氯气平均分子量之比保持在1.6-1.7。 所需主要自控仪表如下：
此套设计系统已经在企业中得到应用，运行结果表明，从抗干扰性、参数的稳定性、设备运行平稳性等方面都有了很大的提高，控制精度大大提高，提高了生产投入和产出比，为企业带来了可观的经济效益。
参考文献：
[1]李清泉，郭莉.智能PID调节器.自动化学报，1993，19（3）：336～339.
[2]张军英，方敏.智能PID控制器及其自学习.黑龙江自动化技术与应用，1992，1（1）：20～23.
[3]刘伯春.智能自整定PID调节器的进展.化工自动化及仪表，1994，21（1）： 46～49.
[4]刘长有.环氧丙烷生产过程的优化、控制研究.大连理工大学，2002.
[5]陶永華，尹怡欣，葛芦生.新型PID控制及其应用.机械工业出版社，2000，第1版.
关键词：氯醇化反;参数控制
环氧丙烷是一种重要的化工产品，制备环氧丙烷的方法很多，如直接氧化法、共氧化法、间接氧化法、氯醇法等。其中，以氯醇法、间接氧化法两种技术为主普遍应用于工业生产中。氯醇法生产环氧丙烷技术主要是以丙烯和氯气为原料，首先丙烯经氯醇化反应生成氯丙醇，其次，氯丙醇经皂化反应生成环氧丙烷，最后经精制得到环氧丙烷产品。
环氧丙烷生产设备、工艺复杂，涉及参数上千个，需要控制的回路繁多、控制精度要求高，生产环境恶劣，必须采用自动控制技术。环氧丙烷生产装置要发挥装置的功能，优质、高效地生产出合格的产品，很大程度上取决于环氧丙烷生产装置的自动控制系统性能的好坏。
环氧丙烷生产的工艺流程非常多，其中最主要的为：氯醇化工序、皂化工序、精馏工序。本设计是针对氯醇化反应过程重要参数，采用自控技术实现生产过程的自动化控制。
丙烯和氯气是生产环氧丙烷的主要原料，进行氯醇化反应时，水、丙烯、氯气进入反应器进行化学反应，生成氯丙醇，这是主反应过程。同时还会发生丙烯和氯气直接发生化学反应的副反应过程，副反应生成物是二氯丙烷。因为二氯丙烷能够溶解丙烯，降低主反应中丙烯量，并且副反应也消耗大量丙烯和氯气，所以，氯气在反应前，首先要经过溶氯器，气态氯溶于工艺水中，在水中充分溶解，生成次氯酸，溶解了大量氯气的“氯水”送入氯醇反应器，与丙烯发生反应。避免氯气与丙烯直接接触生成二氯丙烷。
氯醇化反应化学原理如下：
工艺水、氯气、丙烯分别进入反应器，发生下列反应：
CL2+H2O
HCLO+HCL （1-1-1）
CH3CHCH2+HCLO
CH3CHOHCH2CL（β_氯丙醇）
+CH3CHCLCH20H（α_氯丙醇） （1-1-2）
为了保证溶氯效果，一般要求氯气稍微过量，但氯气量大了以后，会加大副反应物的生成量;同样，进入氯醇化反应器的气化丙烯量少，降低反应速度，丙烯量增多，会加剧副反应。为了尽量减少副反应及其产物，丙烯、氯气的配比是氯醇化反应中最为重要的工艺参数，直接决定着中间产物氯丙醇的产出率。
在实际控制过程中，我们是通过调节氯气和丙烯混合气（纯丙烯气体及回收的反应尾气）的流量，来控制氯气和丙烯的配比。控制原理框图如图所示。
该控制系统采用双回路比值调节系统，根据生产工艺，选取氯气为主物料，丙烯为从物料，丙烯随氯气的变化而变化。
主物料（氯气）控制回路，由氯气流量调节器、调节阀、流量变送器组成。调节器选用PI调节规律，流量测量与变送选用差压式漩涡流量变送器，用Pt100热电阻变送器、电容式压力变送器作为温度、压力补偿。调节阀选用气动隔膜阀。
从物料（丙烯混合气）控制回路，由混合气流量调节器、调节阀、流量变送器组成。调节器选用PI调节规律，选用漩涡流量变送器、气动薄膜柱塞型单座调节阀。
主从回路通过DCS系统中的比值调节器连接起来，比值调节器的比例系数由在线工艺气相色谱分析仪的分析数据控制。气相色谱分析仪是一种标准的气相分析仪，因为它可以用单个装置检测多种组份，可以直观地分析出任何种类的组份;而且处理气体的浓度范围很宽。在该控制系统中，选用日本横河公司出产的GC8型工艺气相色谱仪，对丙烯混合气体组份在线分析。气相色谱仪分析出混合气体中丙烯、丙烷、氢和氧的含量，然后计算出混合气体的平均分子量，再根据氯气的分子量调节混合气体流量，使得混合气体的平均分子量与氯气平均分子量之比保持在1.6-1.7。 所需主要自控仪表如下：
此套设计系统已经在企业中得到应用，运行结果表明，从抗干扰性、参数的稳定性、设备运行平稳性等方面都有了很大的提高，控制精度大大提高，提高了生产投入和产出比，为企业带来了可观的经济效益。
参考文献：
[1]李清泉，郭莉.智能PID调节器.自动化学报，1993，19（3）：336～339.
[2]张军英，方敏.智能PID控制器及其自学习.黑龙江自动化技术与应用，1992，1（1）：20～23.
[3]刘伯春.智能自整定PID调节器的进展.化工自动化及仪表，1994，21（1）： 46～49.
[4]刘长有.环氧丙烷生产过程的优化、控制研究.大连理工大学，2002.
[5]陶永華，尹怡欣，葛芦生.新型PID控制及其应用.机械工业出版社，2000，第1版.