用于时间估计的样品批式反应器

示例应用程序是根据中提供的材料开发的化学过程安全自动化指南由美国化学工程师学会化学过程安全中心(纽约)出版。这个示例的编写和呈现方式类似于许多服务估计器从用户那里收到的内容。使用图纸和书面信息，请准备一份

通常显示在过程流程图(pfd)和管道和仪表图(p&id)上的不相关的细节没有包括在这个示例应用程序中。此示例的目的是开发时间估计，以实现所示的过程控制。不能保证该批次装置可以生产聚氯乙烯。

简化的工艺描述
从单体生产PVC的厂家是一个比较直接的应用。反应堆是整个过程的核心。一批需要大约10个小时。当内容物被搅拌时，冷却水通过反应堆夹套的循环除去由放热反应产生的热量。为了从设备中提供连续的PVC供给，有四个相同的反应器。为了最大限度地减少控制软件的支持和维护，应该开发软件，使其无需修改即可在四个反应堆中的任何一个上运行。

如果反应器因维修而打开，则必须将其抽真空以除去任何残留的空气(氧气)，以尽量减少单体氧化反应，从而可能导致反应器的应力腐蚀损坏和/或产品质量差。否则，第一步是用防污液处理反应器，以防止反应器壁上的聚合。防污电荷之后是去矿化水和表面活性剂电荷。液态氯乙烯单体(VCM)在其蒸汽压下(在70°F(21°C)下约56 psig (3.86 bar))加入。反应引发剂是溶解在溶剂中的过氧化液体。因为它相当活跃，所以它被储存在一个特殊的低温掩体中。少量用于日常工艺使用并保存在冷冻室中。为保证引发剂的添加量正确，需手动填充一个小装药罐。

在引发剂之后，将蒸汽加热的水应用于反应器夹套，将温度提高到约130-140°F(54-60°C)(取决于特定等级产品的批量配方)。搅拌是必要的，以悬浮和控制VCM在水中的粒度，改善整个批次的传热，并产生均匀的产品。因为反应是放热的，一旦反应开始，蒸汽加热的水必须关闭，冷却水通过反应堆夹套循环以控制反应堆温度。当反应堆压力降低时，反应完成。反应后的聚合物从反应器中倾倒出来，送到下游工艺装置进行残余VCM回收、汽提、脱水和干燥。

预抽气:如果反应器为了维护而打开，出于质量和冶金完整性的原因，必须从系统中除去氧气。这是用蒸汽喷射器来抽真空的。

反应堆准备:空反应器经过高压水冲洗、泄漏测试和防污处理。

脱盐水充注:加入一定量的水。过充可能导致液压过充;充电不足可能导致质量问题和潜在的反应失控。任何表面活性剂或其他添加剂的介绍。

VCM充电:在反应器中添加了精确的VCM电荷。

反应堆heatup:从装药罐中加入引发剂，将冷却水蒸汽加热至130-140°F(54-60°C)(比稳态反应温度低10°F)。

反应:蒸汽系统是隔离的，冷却水是循环的，以去除聚合物形成时产生的热量。水流必须不断调整，以保持聚合物在约125°F(51°C)。

终止:当反应器压力开始下降时，假定大部分VCM已被聚合消耗。该批处理已准备好转储。

反应器放电:反应器内容物在压力下倾倒到下游的保存设施，在那里产品被脱气，用于随后的剥离和干燥。为了防止树脂在反应器中沉淀，搅拌器在倾倒过程中运行。

需要两个紧急处理步骤。

游击手(挡链手):当临时化学品被倒入反应器中时，聚合就停止了。游击化学品被手动装载到游击容器中，并用N加压₂。当临时化学品倾倒到反应器中时，搅拌器应继续运行。如果搅拌器失效，必须在一分钟内将临时化学品倒入反应器中。如果不能添加临时化学品，“打嗝”反应器-降低反应器压力以在散装液体中形成气泡可以停止聚合。

不受控制的反应:如果冷却水流量不足以除去反应热量，并且液体聚合物温度高于温度控制设定值10°F(操作员可调)，则假定发生了失控反应。给反应堆减压可以安全地限制反应。

过程中的S88术语

用于估算的额外资料:

1. 假设如上所述还有另外三个间歇式反应堆单元(总共四个)。

2. 假设每个反应堆需要一个主图形和一个辅助图形。

3. 假设有四个产品配方，每个配方有三个产品等级，每个等级包含15个变量，操作员可以在开始批量生产之前调整这些变量。同样，假设配方只在批处理反应器上运行。(例如，甜甜圈=一个产品配方。苹果果冻馅、葡萄果冻馅和奶油馅=三个产品等级。)

4. 假设PFD上显示的所有其他设备都不在此估算范围内。

5. 假设每个批需要自动生成一个批结束报告，显示该批的开始和结束时间;每个阶段的开始和结束时间，以及操作员每次持有和释放阶段的开始和结束时间，以及操作员输入的关于启动HOLD的原因的注释。

6. 假设每个批处理结束报告都包含警报历史记录，包括警报发生的时间和清除的时间。

7. 假设操作员可以在批处理期间的任何时间请求每个批处理报告(部分报告)，而不会影响最终批处理结束报告的数据。(无论请求多少部分批报告，所有数据都必须保留，以便包含在最终批结束报告中。)

这是为估计目的而提供的资料的总结。

下表显示了不同控制系统供应商准备评估所需的信息。