台塑DCS的PVC解决方案———台塑DCS的PVC解决方案
青岛海天炜业自动化控制系统有限公司

PVC 的发展
    聚氯乙烯 (PVC -- Poly vinyl chloride),为五大泛用树脂之一 (PE、PP、PS、ABS),自1934年左右被广泛使用,至今已有70余年;PVC是通用型树脂,具有价格低廉、易加工、重量轻、强度高、耐化学药品性良好等优点,可经由不同的配料与加工程序制造成各种不同形貌且功能各异的产品,故用途非常广泛,举凡建筑、农业、包装、鞋类、家俱、玩具、电器、医疗、卫生等日常生活领域里,PVC均可满足其要求,与日常生活息息相关。
    由于它的用途广泛,需求年年增加。2000年全世界PVC总生产量为2,640万公吨,2004年总生产量已达3,008万公吨,成长了14%。以地区来分,北美地区成长11%,西欧地区成长8%,亚洲地区更是成长了23%。在西欧地区,每年仍有约25万吨PVC用于包装材料(含食品包装).也用于医疗器材、大型玩具及其它用途。
    PVC的是由VCM (Vinyal Chloride Monomer) 聚合而成,而VCM的来源为EDC (Ethylene DiChloride 二氯乙烷),EDC则来自乙烯 (Ethylene) 及盐 (Salt)。 

PVC聚合方法:

   工业上对于VCM的聚合方式,依照反应系统而区分为四种:
1. 悬浮聚合 (Suspension Polymerization ) 
    以少量分散剂加入水中,再加入VCM后保持搅拌,使VCM形成细小的微滴分散于水中,使用的启发剂为单体可溶性物,使聚合反应在单体微滴内进行,反应后再经过过滤、干燥等过程。以此方法所得聚合物不纯物含量少,反应温度控制容易,为PVC制造的主流。
2. 乳化聚合 (Dispersion Polymerization)
    因VCM不溶于水中,因此需加入乳化剂,使整个反应形成乳化状态,乳化剂一般为阴离子或非离子的界面活性剂,而使用水溶性的启发剂,此类水溶性启发剂一般为过硫酸盐或过氧化氢,聚合后形成乳浊液经喷雾干燥后可得粒径0.5~5u的乳化粉。
 3. 块状聚合 (Bulk Polymerization) 
    不加入聚合介质,而直接使单体可溶性的启发剂在反应槽中行聚合反应,生成聚合体成松脆的块状物,因此必须予以粉碎,由于不加入任何添加剂,故纯度高,透明性优良。
 4. 溶液聚合 (Solution Polymerization) 
    以VCM、有机溶剂、启发剂形成均匀的反应系再实施聚合反应,如此一部份反应热可借助溶剂来传递,因此温度调节较容易,然而由于溶剂连锁移动 (Chain transfer) 的现象,使得分子聚合度降低,聚合速度也较慢,此外溶剂本身回收成本高;一般利用于制造涂料与接着剂用途。

PVC 的生产流程控制
   下图为悬浮聚合典型的生产流程方块图,其中原料加料、聚合釜及卸料槽为批次过程控制,脱除塔、干燥机及SILO为连续式控制,若采用传统仪表控制系统,将很难达到全厂集成之功能,而DCS控制系统,可完全解决此问题,以先进的硬件控制系统,搭配强大的软件功能,可完全实现复杂控制需求。

采用DCS控制系统的优势
  提高可靠性及准确性:
    以高效率、高精度、高稳定性之微处理器及电子组件,提供高可靠性、高准确性之控制系统,决了一般仪表故障率高、难维护等缺点。
  充分掌控现场状况,减少盘控及仪控人力需求:
    收集全厂区仪控信号,汇整显示于集控室人机接口(HMI),极少盘控人力即可监视及掌控全厂控制。系统亦提供硬件自我诊错功能,当系统异常发生时,能自动产生报警信号,引导仪控人员进行维修。除可减少盘控人力,亦可降低仪控保养人员负荷。
  汇集现场信号,集成全厂信息:
    收集现场信号,除可用来进行自动控制外,亦收集储存于讯息库系统。可依使用者需求,应用于报表统计、成本效率计算分析、配方管理、跳车报警分析、趋势管理…等。亦可配合上位信息管理计算机需求,通信集成至全厂区之信息管理系统。

设备采购说明:

台塑电子DCS系统架构:

   

• 系统提供MODBUS、PROFIBUS等通讯接口,方便与任何子系统通讯。
• 除了具有各种泛用的功能模块之外,并开放客户自行定义所需的功能模块。
• 控制总线采用 Ethernet,速度可达100Mbps,满足客户对实时性的要求。
• FPC-CX系统具备远程操作站的功能,可实现远程监视 (Remote AOS)。
• FPC-CX系统使用一般用途的局域网络,使得分散的控制信息能成为一个集成系统,举凡管理、生产、制造和物流都能有效地被应用。
• 在同一控制回路中,FPC-CX系统最多可规划30个控制站,16个操作站,适用于大规模工业控制过程的系统。
• FORMOSA-AX控制站可自由规划为E-TYPE (电气)、I-TYPE (仪表)或EI-TYPE (电气&仪表共享),满足客户对不同过程的需求,且内部采用32位的处理器,可实现各种类型工程的进阶控制需求。
• 采用开放分布式PIO (IPU-II)透过10Mbps传输以太网络,可弹性安装于控制系统盘内或现场 (Remote IO)。

   • 操控画面:

• 回路总貌(OVERALL)运转状态显示画面。

    • 控制回路操控功能及参数显示:


    
台塑DCS系统 PVC 厂控制应用
    台塑DCS控制系统已应用及安装于多套PVC过程控制,本公司内部有专门团队进行此领域之系统研发及设计工作;可根据不同厂家之设计流程图及运行操作说明讯息,进行规划设计,提供完整控制方案及系统设计予客户。
主/副原料加料控制

兹依PVC生产流量将主要之控制功能进行详细介绍:
• 副原料调配


    PVC所使用的副原料,例如分散剂,触媒或乳化剂等,通常都需要经过调配成特定的浓度,整个调配过程使用SEQUENCE程序自动控制,何时加水,何时投料或升温,均由SEQUENCE控制,调配完成后,取样分析实际真正的浓度,再经由密度换算成加料的重量。
• PVC品别配方管理


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