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摘要：在我国国民经济发展的浪潮中，化学生产行业的作用和地位越来越重要。在这个化学生产中，反应釜是化学生产中不可或缺的主要设备之一。作为化学产品生产的主要反应器，反应釜具有很多难以预测的复杂性。在这样的背景下，为了更好的保证生产环境的效率，研究化学生产中反应釜温度的控制与维护措施具有很大的意义。
关键词：化工生产；反应釜；温度控制
1引言
随着我国科技水平和工业生产能力的快速发展，工业朝着智能化、信息化和高效率的生产管理方向发展。在实际生产过程中由于操作条件、反应类型和物料状态等各不相同，产生了不同样式的工业反应器。其中，反应釜是一种重要的综合反应器。但是在这个应用的推进过程中，由于化学反应的不确定性，对于反应釜的控制与维护成了具有挑战性的工作。
2反应釜概述
反应釜广泛应用在农药、石油、化工和食品等多个行业中，主要完成中和、水解、结晶、结晶、蒸发、聚合和缩合等工艺过程。反应釜按照材质特点可以分为钢制反应釜、玻璃反应釜和搪瓷反应釜等。在不断的发展过程中，反应釜从简单的单闭环回路控制到双闭环、多回路控制；在采集上，从单一的参数检测逐渐向多参数对比检测转变，这样会大大降低由于单一采集方式带来的不确定性，提高数据采集和目标参数应用的准确性。
国内外学者对于反应釜具体的生产装置和生产工艺进行了大量的研究，试图通过不同模型的应用来解决聚合反应过程中存在的问题。在环管反应器数学模型方面，Zacca、Decbing和Ray通过大量的研究构建了聚合反应双环管反应器的数学模型，分析了聚合物流体流动情况、混合性能和停留时间分布三者之间的关系，分析了丙烯聚合反应过程受催化剂颗粒停留时间分布的影响规律。对于聚合反应釜温度控制方面，冯健、王昌军通过正交最小二乘法建立反应釜径向基函数神经网络模型，利用模糊PID控制器反应对反应釜温度进行控制，并将其与PID控制效果比较，仿真表示模糊PID控制效果较为理想。
3反应釜控制的重点
3.1反应釜结构分析
反应釜种类繁多，在结构形式方面有釜式、管式、流化床、塔式和固定床等。从反应过程来看，有连续式反应釜和间歇反应釜之分。连续式反应釜通常用在生产过程还可进行多相、均相的生产过程中；而间歇反应釜通常用在不连续的小批量生产中。从一般角度来看，反应釜通常由两部分构成，即搅拌容器和搅拌机构。搅拌容器主要包括反应釜体、换热设备和内部元件等。搅拌机构是指搅拌电机、搅拌轴、密封装置和传动装置等组成。反应釜内一般装有钢制的套管，该套管能够收集反应釜里的许多数据，例如温度、压力等。为了保证反应釜的正常使用，釜内还会有一个夹套作为换热设备。该设施可以看做是一个密闭的空间，主要是由于釜体的外部和反应釜外壁之间形成了一个密闭的空间。在这个空间里，反应釜和夹套内壁进行热能传递和冷却降温来调节温度。
3.2反应釜工艺特征
对于一般的化工生产来说，利用反应釜生产的过程大致如下。首先，根据需要将称量无误的物料根据需要和特点按照一定的顺序放到反应釜中，并且根据一定的原理按照顺序将活化剂、催化剂放入到反应釜中。在投放的过程中，蒸汽阀的蒸汽使容器内的温度上升，达到一定的水平之后开始产生化学反应，放热的过程让釜内温度继续上升，持续的温度上升过程让整个反应具备了必要的温度条件，进而开始发生正常的化学反应。整个反应结束之后，釜内开始冷却降温，检验产品质量的阶段。从整个反应流程来看，反应釜的温度变化分成四个过程：加料阶段、升温阶段、恒温阶段和降温阶段。整个温度特性曲线也出现了先上升后与坐标系平行之后下降的趋势。在加料和升温阶段，如何让温度以一个适合的速度达到需求的状态是一个较为重要的问题；在恒温阶段，保持温度的正常水平需要投入较大的注意力；在冷却降温阶段，釜内温度如何保持一个适当的下降过程和平缓均匀的下降速度成为了完成整个反应的关键。
3.3反应釜的动态特性
反应釜的动态特征主要包括温度的反应速度、搅拌的传热影响、反应釜温度的动态过程和冷却剂流量对反应釜温度的传递过程。首先是温度的反应速度，温度的变化关系到产品质量和生产安全的效果。通常来说，用阿伦尼乌斯公式来对釜内的化学反应进行计量和评价。釜内温度升高的时候，物料反应加快，进一步说明了物料反应和釜内温度的反应程度；搅拌设备的存在能顾在物料粘稠度增加的时候，减少釜内出现的传热系数下降或是釜内局部过热的局面，提高物料和催化剂充分反应的质量；反应釜温度的动态过程主要是通过化学反应中的热平衡方程来看的，反应系统中存储的热能=反应系统中化学反应放出的热能+与外界交换的热能；而反应釜温度对冷却剂流量的传递函数一般都是非线性的，具有较为复杂的内在机理。
4反应釜温度控制与维护措施
4.1软件控制与维护
对于反应釜的软件配置，主要是基于西门子S7-300系列来进行阐述。该软件是用于PLC编程的一款软件，它主要应用于各种大、中、小型企业的自动化系统设计项目。该软件的主要组成部分为SIMATICManager、程序编辑器、符号编辑器、硬件配置和硬件诊断。它的主要优点包括统一的数据管理，包括统一的符号表等；统一的编成配置，能够帮助其他软件的调用；统一的通讯，在这样一个系统下，能够实现跨网络的下载、诊断和通信的功能。还有一个较为重要的软件就是监控软件WINCC。这款软件可以应用在任何计算机上面，能够通过画图组态、编写程序和实施管理数据完成检测画面、报警记录和报表打印的功能。综上，对于反应釜温度的控制与维护工作，应当注重整个反应釜系统软件的一致性和协调性，保证整个软件系统的存在和发展能够帮助反应釜温度控制与维护工作的完成，满足生产过程中对于温度的不同需求，增加生产过程中的稳定性，进而提高整个生产的效率。
4.2硬件控制与维护
反应釜的硬件系统同样呈现出较为复杂和专业的特点。以西门子的S7-300系列PLC为例，该系统具有高性能、通用性强的特征，并且配置了丰富的CPU和模块种类，数字量和模拟量的输入、输出模块，通讯模块，接口拓展模块等适用于不同场合的功能模块。这种配置的主要组成部分为中央处理装置、I/O系统和HMI部分。整个硬件的辅助设施包含较多模块，例如PS307电源模块、CPU315模块、IM153接口拓展模块等。除了上述硬件之外，还需要配合相应的硬件组态，整个组态和柜内模块需要完全吻合。在整体硬件控制和维护的过程中，需要保证每一个槽内和电源模块等相关模块的高度匹配。当然，除了装置的主体硬件之外，还会有其他的配置进行协调运作。例如，现场配置系统，包括人机界面系统等，方便调控现场设备、监控系统、配料系统等。
5结束语
反应釜温度的控制与维护工作是一个较为复杂的过程，它的完成不仅仅是某一个孤立的环节和程序，而是需要诸多过程和模块相互配合互相协调完成的。对于反应釜温度控制和维护来说，这是一项需要根据实际生产发展的过程而不断变化的工作，因此需要我们保持与时俱进、不断创新的思想观念。
参考文献：
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