一种反应釜PH值自动控制方法及系统

技术领域

本发明涉及反应釜PH测量技术领域，更具体地，涉及一种反应釜PH值自动控制方法及系统。

背景技术

近年来，化工生产中技术水平不断提高，改变了从前的手工操作的历史，向自动控制连续生产的新型化工生产模式进行迈进。随州国内精细化工行业蓬勃发展，生产自动化水平也在逐步提高，连续控制要求也越来越高。为提高企业的竞争优势，降低人工劳动力成本，同时降低生产成本，产品年产能力直线提高已经迫在眉睫，而影响精细化学品生产的最大障碍在于反应釜PH值的连续测量。传统PH值测量采用人工控制或是定时控制的方式，此生产为精细化工生产行业的间歇式生产模式，这种模式已不能适应精细化学品生产能力的提高，选择一种PH值连续测量的DCS系统控制方式尤为重要。

针对精细化工中聚合反应、中和反应等常见反应过程，PH值通常会影响反应的稳定性、产品粒子大小和分布等等，是反应釜重要的控制指标。但是，PH值控制是一个极度非线性的过程，当PH值过低或者过高时(呈现强酸性或者强碱性)，PH值都会变化得异常缓慢；而当PH值在6～7附近时，在反应过程中加入少量试剂进行调节PH值会变化非常明显，加上PH值测量存在滞后和延时，控制难度较大，一直是工程上的难题。另外，为了应对不同反应过程所控制的PH值不同的多种反应工况，反应釜内反应物料和产品批次切换，PH电极插入、拔出、清洗等操作顺序控制不连续，插入、拔出、清洗仍需人工点动控制，未实现联锁按顺序自动操作。由于自动控制程度不高，大大降低了年产能，操作人员投入和成本较高，人员劳动强度较大，PH计损坏概率增加，整体生产成本加大。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的反应釜PH测量延时且不连续的技术问题。

本发明提供了一种反应釜PH值自动控制方法，包括以下步骤：

S1，将各介质分别通过对应的联锁泵按预设比例推送至反应釜内；

S2，达到一反应釜的批次产量后，自动将PH计插入反应釜内采集PH值；

S3，当DCS控制系统获取了PH计测得的PH值后，自动控制拔出PH计并清洗；

S4，通过比较此时PH值与目标PH值，自动反馈控制碱液滴加罐滴加碱液和/或反应物滴加罐滴加反应物，再自动将PH计插入反应釜内采集PH值；

S5，重复步骤S3至步骤S4，直到反应釜内的PH值达到聚合反应要求的目标PH值范围内，开启反应釜工作。

优选地，所述PH计为电极式PH传感器，所述电极式PH传感器内置有数字信号传输芯片，利用数字信号传输方式将PH值传输至DCS控制系统。

优选地，所述S1具体包括：

介质包括作为反应溶剂的纯水，作为PH调节剂的25％NaOH碱液，以及反应物料，每种介质通过独立管道输送至反应釜内，各独立管上设有进料开关阀；

根据一反应釜的批次产量经聚合反应物料平衡计算后得到各介质投料量，预设定在DCS控制系统中；

DCS控制系统控制各联锁泵开关量以使得各介质按照预设比例推送至反应釜内。

优选地，在所述S1之前还包括S0：

在反应釜侧壁上开设洞口，在洞口外侧密封安装清洗装置，清洗装置外侧设有可伸缩装置，通过DCS控制系统控制驱动所述可伸缩装置移动，以带动PH计穿过清洗装置插入反应釜测量PH值，或带动PH计的测量头从反应釜内拔出至清洗装置内，清洗装置注入清水对PH计的测量头进行清洗。

优选地，所述S0具体包括：

所述可伸缩装置包括护套、气缸及连杆，气缸与PH计之间通过连杆连接，护套内的一端设有第一给气孔和第一回气孔，另一端设有第二给气孔和第二回气孔；

当PH计位于反应釜内需要拔出时，DCS控制系统控制第二回气孔对气缸一侧进行抽气，控制第一给气孔对气缸另一侧给气，其他气孔关闭，使得PH计拔出反应釜至隔离腔；

当PH计位于反应釜外需要插入时，DCS控制系统控制第一回气孔对气缸一侧进行抽气，控制第二给气孔对气缸另一侧给气，其他气孔关闭，使得PH计插入反应釜以测量PH值。

优选地，所述清洗装置包括法兰盘及隔离腔，所述隔离腔一端与法兰盘一端连接，法兰盘另一端与反应釜密封连接，所述隔离腔另一端与所述护套连接，所述隔离腔上端及下端设有冲洗进水口及废水出水口，隔离腔中间为隔离室，所述PH计穿过所述隔离室；

气缸带动PH计插入反应釜内测量PH值，或从反应釜内拔出至隔离室，通过冲洗进水入口注入清水对隔离室内的PH计测量头进行清洗，清洗后的废水从废水出水口流出。

优选地，所述S0具体包括：

由外至内且倾斜向下在反应釜侧壁上开洞口，在洞口外侧密封焊接所述法兰盘。

本发明实施例还提供了一种反应釜PH值自动控制系统，所述系统用于实现反应釜PH值自动控制方法的步骤，包括：

投料模块，用于将各介质分别通过对应的联锁泵按预设比例推送至反应釜内；

PH值测量模块，用于达到一反应釜的批次产量后，自动将PH计插入反应釜内采集PH值；当DCS控制系统获取了PH计测得的PH值后，自动控制拔出PH计并清洗；

PH值调节模块，用于通过比较此时PH值与目标PH值，自动反馈控制碱液滴加罐滴加碱液和/或反应物滴加罐滴加反应物，再自动将PH计插入反应釜内采集PH值；重复步骤S3-步骤S4，直到反应釜内的PH值达到聚合反应要求的目标PH值范围内，开启反应釜工作。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现反应釜PH值自动控制方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现反应釜PH值自动控制方法的步骤。

有益效果：本发明提供的一种反应釜PH值自动控制方法及系统，其中方法包括：将各介质分别通过对应的联锁泵按预设比例推送至反应釜内；达到一反应釜的批次产量后，自动将PH计插入反应釜内采集PH值；当DCS控制系统获取了PH计测得的PH值后，自动控制拔出PH计并清洗；通过比较此时PH值与目标PH值，自动反馈控制碱液滴加罐滴加碱液和/或反应物滴加罐滴加反应物，再自动将PH计插入反应釜内采集PH值；重复上面步骤，直到反应釜内的PH值达到聚合反应要求的目标PH值范围内，开启反应釜工作。本方案解决了精细化工反应釜PH在线测量不连续、自动化程度不高的难题；解决了PH计电极插入、测量、拔出、清洗DCS联锁自动控制逻辑，突破精细化工连续生产和测量的难题。另一方面，实现了无人值守的自动化控制，大大提高了生产自动化水平，具有良好的使用价值和经济价值。

附图说明

图1为本发明提供的一种反应釜PH值自动控制方法流程图；

图2为本发明提供的一种可能的电子设备的硬件结构示意图；

图3为本发明提供的一种可能的计算机可读存储介质的硬件结构示意图；

图4为本发明提供的一种用于反应釜的可清洗式PH测试装置的结构图；

图5为本发明提供的一种用于反应釜的可清洗式PH测试装置的测试状态图；

图6为本发明提供的一种用于反应釜的可清洗式PH测试装置的清洗状态图。

附图标记说明：反应釜100，PH测试装置200，法兰盘1，PH计2，连杆3，气缸4，第一给气孔5，第一回气孔6，第二给气孔7，第二回气孔8，隔离室9，冲洗进水口10，废水出水口11，护套12，活动护盖13。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参考图1、图4、图5及图6，本发明实施例提供了一种反应釜PH值自动控制方法，包括以下步骤：

S1，将各介质分别通过对应的联锁泵按预设比例推送至反应釜100内；介质包括作为反应溶剂的纯水，作为PH调节剂的25％NaOH碱液，以及反应物料，每种介质通过独立管道输送至反应釜100内，各独立管上设有进料开关阀。根据一反应釜100的批次产量经聚合反应物料平衡计算后得到各介质投料量，预设定在DCS控制系统中。每次投入一反应釜100的量，然后调节PH值。

S2，达到一反应釜100的批次产量后，自动将PH计2插入反应釜100内采集PH值；

S3，当DCS控制系统获取了PH计2测得的PH值后，自动控制拔出PH计2并清洗；将PH计2从反应釜100内拔出至隔离腔，锁定PH值，在隔离腔内自动冲洗供下次测试用。

S4，通过比较此时PH值与目标PH值，自动反馈控制碱液滴加罐滴加碱液和/或反应物滴加罐滴加反应物，再自动将PH计2插入反应釜100内采集PH值；

S5，重复步骤S3至步骤S4，直到反应釜100内的PH值达到聚合反应要求的目标PH值范围内，开启反应釜100工作。

本发明实施例应用于精细化工聚合反应，以纯水作为反应溶剂，25％NaOH碱液作为PH调节剂，反应物料、纯水、碱液分别由进料泵送至搅拌反应釜100，反应物料、纯水、碱液的进料质量通过质量流量计计量，达到预先设定的投料量，自动切断上述三种物料的进料开关阀，各介质投料量根据批次产量经聚合反应物料平衡计算后，预设定在DCS控制系统中，并以此初步控制各介质进料质量、比例、浓度。通过上述操作，反应溶液基本接近聚合反应要求的目标PH值。

每次将一反应釜100的批次产量输送进反应釜100，然后再通过PH计2测量PH值，进而通过DCS控制系统反馈控制碱液滴加罐滴加碱液和/或反应物滴加罐滴加反应物以调节PH值达到预定值。每次测完PH值，将PH计2从反应釜100内取出并清洗。先配好一反应釜100的各介质投放量，然后通过泵输送反应釜100，此时反应釜100内的PH值会有误差，只能大致接近的预设PH值，会有误差。然后通过碱液滴加罐滴加碱液，反应物滴加罐来添加反应物。

其中，滴加罐、PH计2、清洗装置、可伸缩装置均通过DCS控制系统进行联合控制。DCS控制系统根据各装置的状态来控制各装置的下一个状态变化时机，如此联动实现PH计2插入反应釜100测量PH值，拔出并清洗，滴加罐自动滴加介质调节PH值，整个系统自动控制，效率高，安全且环保。

优选的方案，所述PH计2为电极式PH传感器，所述电极式PH传感器内置有数字信号传输芯片，利用数字信号传输方式将PH值传输至DCS控制系统。PH计2采用电极式PH传感器，采用数字传感器技术，电极内置数字信号传输芯片，将采集到的PH信号通过数字信号传输至外部的控制器，不受现场其它设备的干扰，也不易受潮气、温度影响。要求PH传感器出厂前进行预校准，校准数据保存在传感器上，安装现场直接接上传感器的数据直接上传给仪表。该PH传感器可耐高温130℃，pH测量范围0-14pH，温度范围：0-130℃。密封类型：PTFE环状隔膜，采用两个参比系统，因而扩散路径非常长PTFE环形隔膜可抵挡污染物，抗强氧化剂、溶剂、酸碱以及有毒物质。

优选的方案，PH测试装置200包括PH计、清洗装置及可伸缩装置。在反应釜100侧壁上开设洞口，在洞口外侧密封安装清洗装置，清洗装置外侧设有可伸缩装置，通过DCS控制系统控制驱动所述可伸缩装置移动，以带动PH计2穿过清洗装置插入反应釜100测量PH值，或带动PH计2的测量头从反应釜100内拔出至清洗装置内，清洗装置注入清水对PH计2的测量头进行清洗。清洗装置采用气动，气源压力0.6mPa，实际使用中0.4mPa就可正常工作。系统配套清洗水，压缩空气接管均采用承插式接口，安装十分方便。同时，可根据被测介质对电极即PH计2的测量头的污染情况任意设定清洗间隔和清洗时间，即可对电极定时清洗；清洗时刻锁定PH值的输出值。避免对控制系统造成干扰。该方案设计可在不中断生产过程的情况下自动伸缩电极进行清洗，延长传感器使用寿命，提高测量精度。

反应釜100PH值自动控制方法策略设计如下：

1)PH计2的插拔控制：本发明采用的PH计2可伸缩式护套12，其作用就是利用气缸4活塞运动来控制PH计2插拔。通过控制气动来控制气缸4运动，以带动PH计2的伸入和退出反应釜100的操作。采用信号并联的接线方式将PH计2的伸入和退出的状态信号引入DCS控制系统，利用DCS系统的DO卡件，进行继电器控制气缸4的远程操作，实现了PH计2的插入和拔出自动控制。PH信号通过变送器用4-20MA输出给系统，控制系统需提供可以接收4-20MA型号的模块，接收位置指示的信号，可以根据生产需要进入测量或退出；在线拔插的信号，自清洗状态的信号。现场配置手动操作装置执行PH测量和退出操作，留4个DI，2个DO。

2)PH计2的自动清洗控制：在气缸4上新安装两个限位开关，并将限位开关的信号接入DCS控制系统，分别记录气缸4的插入和拔出状态；然后，在DCS系统内进行编程，实现联锁控制功能。根据PH计2电极的冲洗要求，取气缸4的拔出信号作为水洗的条件，设计为PH计2电极拔出时，联锁触发水洗功能的开启，并编程实现清洗装置水洗的计时功能，从而完美地实现了气缸4的控制与定时水洗功能的联锁。

3)PH计2的连续操作控制：

所谓连续操作控制即DCS控制系统顺控程序里实现PH值测量的控制功能，实现顺控操作的连续化。基于DCS控制系统进行顺控编程，在顺控的程序里增加新的Step操作，在Step中编程实现气缸4的控制。由于联锁的作用会自动实现PH计2的电极的冲洗功能。操作工只需提前设定好冲洗的时间，一键操作就可以实现反应操作全自动化控制。另外，程序保护还可以实现气缸4的限位开关的状态与整个顺控的联锁保护功能，很好地保护了PH计2的测量头即电极，和护套12等设备，继而实现连续顺控与PH值测量的连续化操作过程。

优选的方案，可伸缩装置包括护套12、气缸4及连杆3，气缸4与PH计2之间通过连杆3连接，护套12内的一端设有第一给气孔5和第一回气孔6，另一端设有第二给气孔7和第二回气孔8；当PH计2位于反应釜100内需要拔出时，DCS控制系统控制第二回气孔8对气缸4一侧进行抽气，控制第一给气孔5对气缸4另一侧给气，其他气孔关闭，使得PH计2拔出反应釜100至隔离腔；当PH计2位于反应釜100外需要插入时，DCS控制系统控制第一回气孔6对气缸4一侧进行抽气，控制第二给气孔7对气缸4另一侧给气，其他气孔关闭，使得PH计2插入反应釜100以测量PH值。

通过两个给气孔和两个回气孔的配合使用，完成了气缸4的移动，从而带动PH计2从反应釜100的插入和拔出操作。

优选的方案，清洗装置包括法兰盘1及隔离腔，所述隔离腔一端与法兰盘1一端连接，法兰盘1另一端与反应釜100密封连接，所述隔离腔另一端与所述护套12连接，所述隔离腔上端及下端设有冲洗进水口10及废水出水口11，隔离腔中间为隔离室9，所述PH计2穿过所述隔离室9；气缸4带动PH计2插入反应釜100内测量PH值，或从反应釜100内拔出至隔离室9，通过冲洗进水入口注入清水对隔离室9内的PH计2测量头进行清洗，清洗后的废水从废水出水口11流出。

气缸4带动PH计2拔出到预定位置时，PH计2的测量头正好位于隔离室9内，此时DCS控制系统控制通过冲洗进水入口注入清水对隔离室9内的PH计2测量头进行清洗，清洗后的废水从废水出水口11流出。隔离室9为密封状态。这样便可以实现每次PH计2拔出都能进行清洗，起到保护作用。

优选的方案，由外至内且倾斜向下在反应釜100侧壁上开洞口，在洞口外侧密封焊接所述法兰盘1。防止反应釜100内的反应液进入到护套12内。

优选的方案，PH计2的末端固定连接有活动护盖13，PH计2带着活动护盖13一起运动。当从反应釜100内拔出到预定位置时，活动护盖13刚好堵住隔离室9的开口，形成密封腔，此时便可以对隔离室9即密封腔内的PH计2的测量头进行清洗。

本发明实施例还提供了一种反应釜PH值自动控制系统，所述系统用于实现如前所述的反应釜PH值自动控制方法的步骤，包括：

投料模块，用于将各介质分别通过对应的联锁泵按预设比例推送至反应釜内；

PH值测量模块，用于达到一反应釜的批次产量后，自动将PH计插入反应釜内采集PH值；当DCS控制系统获取了PH计测得的PH值后，自动控制拔出PH计并清洗；

PH值调节模块，用于通过比较此时PH值与目标PH值，自动反馈控制碱液滴加罐滴加碱液和/或反应物滴加罐滴加反应物，再自动将PH计插入反应釜内采集PH值；重复步骤S3-步骤S4，直到反应釜内的PH值达到聚合反应要求的目标PH值范围内，开启反应釜工作。

请参阅图2为本发明实施例提供的电子设备的实施例示意图。如图2所示，本发明实施例提了电子设备，包括存储器1310、处理器1320及存储在存储器1310上并可在处理器1320上运行的计算机程序1311，处理器1320执行计算机程序1311时实现以下步骤：S1，将各介质分别通过对应的联锁泵按预设比例推送至反应釜内；

S2，达到一反应釜的批次产量后，自动将PH计插入反应釜内采集PH值；

S3，当DCS控制系统获取了PH计测得的PH值后，自动控制拔出PH计并清洗；

S4，通过比较此时PH值与目标PH值，自动反馈控制碱液滴加罐滴加碱液和/或反应物滴加罐滴加反应物，再自动将PH计插入反应釜内采集PH值；

S5，重复步骤S3至步骤S4，直到反应釜内的PH值达到聚合反应要求的目标PH值范围内，开启反应釜工作。

请参阅图3为本发明提供的计算机可读存储介质的实施例示意图。如图3所示，本实施例提供了计算机可读存储介质1400，其上存储有计算机程序1411，该计算机程序1411被处理器执行时实现如下步骤：S1，将各介质分别通过对应的联锁泵按预设比例推送至反应釜内；

S2，达到一反应釜的批次产量后，自动将PH计插入反应釜内采集PH值；

S3，当DCS控制系统获取了PH计测得的PH值后，自动控制拔出PH计并清洗；

S4，通过比较此时PH值与目标PH值，自动反馈控制碱液滴加罐滴加碱液和/或反应物滴加罐滴加反应物，再自动将PH计插入反应釜内采集PH值；

S5，重复步骤S3至步骤S4，直到反应釜内的PH值达到聚合反应要求的目标PH值范围内，开启反应釜工作。

有益效果：

反应釜的PH计电极的消耗是成本消耗里比较大的一部分，这主要是因为PH电极单价较高，又属于易耗物品，减少电极的消耗也是减少玻璃制品的浪费，这低碳节能减排的宗旨。本PH测量清洗自动控制装置及控制方法实现了新型PH计的自动化控制方式，使用性能稳定，极大地降低了电极的消耗。联锁功能明显，为精细化学品生产的正常顺控程序执行提供了有力的保证，实现了间歇式生产向连续化生产的跃变。生产现场可实现无人值守的自动化控制，大大提高了生产自动化水平，具有良好的使用价值和经济价值。相对于传统技术，主要有以下优势：

1)实现了传统精细化工生产的连续化顺控操作，提高装置产能。

2)降低了员工的劳动强度，优化了岗位操作人员数量，极大地降低了人力资源成本。

3)极大地减少了电极因水洗不足造成的设备损坏，降低了生产成本。

4)增加了联锁保护，对设备起到了保护作用。

5)提高系统自动化控制水平，解决了长期以来反应釜间歇式生产的模式。

6)降低了设备的故障率，延长了设备的使用寿命。

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。