樹脂

人工合成樹脂產品種類很多，根據生產工藝方式一般分為加聚物和縮聚物。加聚物是指由加成聚合反應制得的聚合物，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等，縮聚物是指由縮合聚合反應制得的聚合物，如酚醛樹脂、聚酯樹脂、聚酰胺樹脂等?，F以縮聚反應酚醛樹脂的生產控制為代表簡述相關控制方案。

主要控制回路：

酚醛樹脂裝置的每個反應釜有相同的三控制部分：加料配比計量控制、反應釜的溫度控制、反應釜超溫應急控制、真空脫水控制。

加料配比計量控制

苯酚與甲醛的加料配比是酚醛樹脂生產工藝的核心機密，也適影響產品合格與否的關鍵工藝參數，所以加料配比計量必須嚴格而且準確無誤。這里采用高精度稱重儀來檢測計量苯酚、甲醛的加入量，采用快速切斷閥來控制苯酚、甲醛的加料物流。具體控制方案是：苯酚稱重儀檢測計量稱重罐中的苯酚加入量，達到設定值時，發出關閉快速切斷閥的信號，關閉控制苯酚加料物流的快速切斷閥，切斷苯酚加料物流；甲醛稱重儀檢測計量稱重罐中的甲醛加入量，達到設定值時，發出關閉快速切斷閥的信號，關閉控制甲醛加料物流的快速切斷閥，切斷甲醛加料物流。

反應釜的溫度控制

在樹脂合成反應的過程中，反應釜的溫度是一個重要控制指標，工藝要求反應釜的溫度嚴格受控且有規律變化。從45℃到85℃的溫變過程具有明顯的升溫曲線的特征，升溫曲線如下圖所示。這里采用Pt100熱電阻測溫元件檢測反應釜的溫度，采用氣動調節閥調節反應釜加熱蒸汽， PID溫度調節器以設定曲線值為給定值，通過氣動調節閥調節反應釜加熱蒸汽流量來實現反應釜的溫度控制。設定曲線單元與PID溫度調節器構成隨動PID調節系統，其方塊圖如下圖所示。

反應釜超溫應急控制

在樹脂合成反應的過程中，為防止誤操作導致的反應釜溫度嚴重超標，設置了反應釜超溫應急控制系統。在反應釜的溫度超過100℃時，控制系統自動打開冷卻水快開閥，對反應釜進行冷卻降溫處理，以避免危害性的事故發生。超溫應急控制系統如圖所示。

真空脫水控制

廢水灌重的廢水積累量是一個判斷真空脫水過程結束的指標。這里采用高精度稱重儀來檢測計量廢水的積累量，當廢水積累量達到要求數值時，就停止真空泵的運行。真空脫水控制系統如下圖所示。

橡膠

合成橡膠由各種單體經聚合反應而得。按形態分為塊狀生膠、乳膠、液體橡膠和粉末橡膠。常見合成產品如丁鈉橡膠，順丁橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠，氟橡膠，硅橡膠等等。其生產核心裝置為聚合反應釜。下面以高檔橡膠——氟橡膠為例。

特殊控制包括：

a.三氟氯乙烯崗位的脫氣塔液位和進精餾塔流量的控制采用均勻調節系統，當系統處于不正常時，能進行人工干預，對加法器進行屏蔽，使之成為一個單獨的流量PID調節系統。

b.全氟丙烯崗位的裂解爐的進料流量控制方案為雙閉環比值控制系統，要求有人工干預開關進行決定是否投運比值控制。

c.關于四個聚合釜溫度的控制方案：聚合崗位的聚合釜為0.5m3，升溫熱源為低壓蒸汽，反應時為放熱反應，反應后通過調節進入夾套的冷凍鹽水（其中二個釜為冷卻水）來控制釜內溫度，基本方案為串級調節（釜內溫度為主調，夾套溫度為副調），并要求蒸汽閥與冷水閥實現分程調節，如圖所示：

纖維

化學纖維是用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物為原料，經過制備紡絲原液、紡絲和后處理等工序制得的具有紡織性能的纖維。滌綸是聚對苯二甲酸乙二脂（簡稱聚脂）纖維的商品名，它是化纖工業中產量最高的一個品種。目前以滌綸長絲高速紡應用得最為廣泛，其生產工藝有直接紡和切片紡兩種，現以切片紡為例，簡單介紹其工藝流程。

   切片紡工藝流程：聚合物切片—干燥—熔融—紡絲—后處理—成品。

化學制藥

制藥行業主要包括抗生素與維生素，其中抗生素包括青霉素、黃梅素、麥迪霉素、頭孢素等，抗生素生產過程對控制的要求比較嚴格，尤其是發酵的PH值控制、補料控制等等。

控制策略：

1)發酵罐溫度常規控制

對于特定的微生物，它都有一個最適宜的生長溫度。因此，微生物發酵過程發酵溫度的控制是一個很重要的微生物生長環境參數，必須嚴格的加以控制。影響發酵溫度的主要因素有微生物發酵熱、電機攪拌熱、冷卻水本身的溫度。

對于小型的發酵罐溫度控制系統是以發酵罐溫度為被控參數，冷卻水流量為控制參數的單回路控制方案，對于大型的發酵罐系統，則采用發酵罐溫度為主回路，以冷卻水系統為副回路的串級控制或前饋-反饋控制方案。

2)發酵罐壓力常規控制

發酵罐操作壓力的變化，將會引起氧在發酵液中的分壓改變，也就是說影響著溶解氧濃度的變化。影響發酵罐的壓力主要是供給的消毒空氣的壓力變化，通?？刂瓢l酵罐的壓力是通過調節排出氣體的量來控制。

3)發酵過程中的pH值控制

pH是微生物生長的另一個重要環境參數。在發酵過程中，必須嚴格加以控制，否則會嚴重影響微生物代謝的進行和代謝產物的合成。在工業生產上，若發酵液pH值偏低、氨氮也偏低的時候，則通過加氨水等方法使其pH值回升；如果pH值偏高而氨氮偏低，可以補入硫酸銨或氯化銨；若pH值和氨氮都偏高，在發酵前期，可適當增加糖的補加量來調整。一般沒有其它的控制手段。因此在pH值控制中必須嚴格控制好調整液的加入量，絕對不能過量。，pH值的控制常由pH測量電極和變送器、pH控制器、空氣開關和氣動開關閥組成。

4）發酵過程中的溶解氧濃度控制

在耗氧型發酵過程中，氧是作為微生物生長必須的原料，若供氧不足，將會抑制微生物的生長和代謝的進行。為此在發酵過程中要保持一定的溶解氧濃度。影響溶解氧濃度的主要因素有供給的空氣量、攪拌器轉速和發酵罐的壓力。

這里采用了一個串級控制回路，在保證對通入蒸汽量的調節滿足溶解氧濃度要求的同時，及時消除了壓力波動的影響。如果溶解氧濃度的調節通過調節攪拌機的轉速來實現，情況類似。如前所述，發酵罐內壓力的波動對溶解氧濃度有影響，因此，在通過調節通入的空氣流量來實現溶解氧濃度控制時，需要考慮這種影響。如果在發酵罐壓力有自動控制的情況下則認為發酵罐壓力恒定不變。目前，國內發酵罐攪拌器轉速一般是恒定不變的，所以只要通過調節供給的空氣量來控制溶解氧濃度。當然，也有同時對發酵罐轉速和供應的空氣量進行綜合調節的做法。

5）發酵過程中的消泡控制

在發酵前期，微生物生長旺盛時期，加入料液滿載，攪拌馬達全速開動，空氣通入量達到最大。這時候，發酵液上浮得很厲害，稍有不慎，就可能會產生逃液現象。此時，必須即時加入消泡劑，以減少泡沫，防止發酵液上浮。消泡控制通常采用雙位式的控制方法，當發酵液液面達到一定的高度時，自動打開消泡劑的閥門，當液面降回到正常時，自動關閉消泡劑閥門。

6）發酵過程中的補料控制

在半連續發酵過程中，隨著發酵的進行，微生物生長狀態和生物代謝狀況，中間要繼續不斷補充營養物質，使微生物沿著最優的生長軌跡生長，以獲得高產的微生物代謝產物。由于微生物和代謝狀況無法在線測量，使得這一補料極為困難，一般的發酵工業生產過程是根據實驗室大量的試驗研究結果得出的補料曲線來指導工業生產的補料，發酵工藝技術人員根據離線的化驗室化驗的數據，適當修正補料速率，這種方法對于有大量實踐經驗的人來說可能會做出好的判斷決策，但往往不盡如人意，不能確保發酵過程沿著最優的曲線進行，不能獲得最好的代謝產物。針對這種發酵過程的復雜性和信息的缺乏，發酵工藝技術人員與自動控制人員一起共同研究，試圖尋找出更好的補料方法和策略。例如，基于出口氣體二氧化碳的釋放率來控制補料速率、用化學元素的平衡方法來調整補糖量、用控制呼吸商的方法來控制補料等。