一、系統(tǒng)簡介
纖維素是一種既不溶解也不熔融的多羥基高分子化合物。根據(jù)取代基的化學結(jié)構(gòu)分類，可分為陰離子、陽離子和非離子型醚類。隨所用醚化劑的不同而有甲基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羧甲基纖維素、乙基纖維素、芐基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、氰乙基纖維素、芐基氰乙基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素和苯基纖維素等。以甲基纖維素和乙基纖維素實用性較大。
近年來羥丙基甲基纖維素混合醚的用量和質(zhì)量都在迅速提升，是由棉、木經(jīng)堿化，環(huán)氧丙烷和氯丙烷醚化等過程制成的非離子型纖維素混合醚，簡稱HPMC。由于HPMC中的甲氧基與羥丙基含量比列不同和粘度不同、產(chǎn)品取代的均勻性不同，因而成為在性能上有差異的不同品種和不同檔次的產(chǎn)品。
山東科諾作為專業(yè)過程自動化系統(tǒng)集成服務提供商，經(jīng)過多年的研究開發(fā)以及眾多纖維素生產(chǎn)企業(yè)的成功應用，不僅生產(chǎn)工藝合理，操作控制參數(shù)準確可靠，充分合理利用原材料等特點，保證生產(chǎn)出的產(chǎn)品取代度均勻，反應完全徹底，溶液透明度好，并且保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。不論是纖維素生產(chǎn)線的籌建或是生產(chǎn)過程的自動化改造，均能實現(xiàn)裝置的控制要求。
二、系統(tǒng)概述
山東科諾依據(jù)用戶需要設計纖維素生產(chǎn)過程的PLC和DCS過程自動化控制，選用PLC、DCS進口品牌或國產(chǎn)品牌，嚴格按照生產(chǎn)工藝控制要求，設計符合生產(chǎn)工藝標準，為用戶提供最優(yōu)化的過程自動化解決方案。同時亦可根據(jù)用戶要求提供現(xiàn)場檢測儀表與現(xiàn)場動力設備及相關(guān)的其他設備等，提供設計安裝調(diào)試的交鑰匙工程。系統(tǒng)包括:生產(chǎn)過程中液，固體原料均可利用DCS系統(tǒng)實現(xiàn)精確計量和加入，反應過程中的溫度、壓力控制也全部實現(xiàn)DCS的自動控制和遠程監(jiān)控。整個系統(tǒng)生產(chǎn)過程除投料人工輔助外，整個生產(chǎn)過程均可實現(xiàn)自動化控制，提高裝置的產(chǎn)量、質(zhì)量，節(jié)省人力，降低勞動強度，改善現(xiàn)場操作環(huán)境。
三、系統(tǒng)工藝
國內(nèi)HPMC的生產(chǎn)一般采用精制棉為原料（部分廠家也開始嘗試木漿粕），并用國產(chǎn)的粉碎機粉碎或直接適用精制棉堿化，醚化使用二元混合有機溶劑，在立式反應器中進行反應。精制純化處理采用間斷式工藝，即在反應器中脫除有機溶劑，然后通過洗滌器和離心機經(jīng)過若干次洗滌和脫水來純化粗產(chǎn)品。成品處理采用間歇式，造粒在升溫情況下進行（也有廠家沒有進行造粒），干燥和粉碎采用常規(guī)方法進行，大部分進行的特殊處理僅僅是對產(chǎn)品延遲水合時間（快速溶解）的處理而沒有進行防霉變和復配處理。
HPMC的生產(chǎn)工藝可分為兩大類：氣相法和液相法。目前歐美等發(fā)達國家更多采用氣相法，以木漿粕為原料（生產(chǎn)高粘度產(chǎn)品時采用棉漿粕），堿化堿化和醚化在同一反應設備進行，主反應為臥式反應釜，內(nèi)部有專為纖維素醚生產(chǎn)設計的橫向攪拌和側(cè)面旋轉(zhuǎn)式飛刀，可獲得很好的混合效果。反應采用先進的自動化控制手段，能夠精確控制溫度和壓力。反應完成后，多余的氯甲烷和副產(chǎn)品的二甲醚以氣態(tài)的形式進入回收系統(tǒng)，分別回收重復利用。精制純化處理在連續(xù)的旋轉(zhuǎn)壓濾機中進行，粉碎在高效成品粉碎機中進行，同時干燥去掉多余水分?；旌习b等輔助工序也在控制系統(tǒng)下完成。
氣相法優(yōu)點：設備緊湊，單批產(chǎn)量高；反應溫度較液相法低，時間短，控制更精確，不需要復雜的溶劑回收系統(tǒng)；人工費用抵，勞動強度小。
但工藝也有如下缺點：設備和自動控制投資大，技術(shù)含量高，投資建設費用大；由于自動化程度要求較高，所以對操作人員素質(zhì)要求特別高，而且一旦發(fā)生故障，容易發(fā)生重大事故，通常一出問題，會導致全線停產(chǎn)。
液相法工藝優(yōu)點：反應過程設備內(nèi)部壓力小，對設備承壓要求低、危險性小；纖維素再見也正浸漬后得到充分膨脹和被堿化混勻的堿纖維素，堿液對纖維素滲透溶脹較好；醚化反應器較小，再加上堿纖維素得以均勻溶脹，所以產(chǎn)品質(zhì)量容易控制?？色@得取代度和粘度都比較均勻的產(chǎn)品，品種也容易更換。
但該工藝也有以下缺點：反應器不大通常15立方以下，統(tǒng)計受限導致生產(chǎn)能力也小，若提高產(chǎn)量，必須增加多臺反應器；精制純化粗產(chǎn)品需要設備多，操作繁雜，勞動強度大；因為沒有防霉變和復配處理，致使產(chǎn)品黏度穩(wěn)定性和生產(chǎn)成本受到影響；包裝大多采用手工方式，勞動強度大，人工費用高；反應控制的自動化程度比氣相法工藝低，因而控制的精確度也相對較低；與氣相法相比需要復雜的溶劑回收系統(tǒng)。
四、系統(tǒng)軟件
山東科諾根據(jù)具體纖維素生產(chǎn)工藝及要求設計全集成自動化控制方案。主要包括：過程生產(chǎn)控制系統(tǒng)（DCS/PLC）、過程現(xiàn)場檢測儀表、過程生產(chǎn)動力設備控制系統(tǒng)。
系統(tǒng)對生產(chǎn)過程的稱重、化堿、堿化、反應、溶劑回收、循環(huán)水溫度以及反應釜的溫度、操作進程、時間、參數(shù)進行監(jiān)控并實現(xiàn)自動化控制。 系統(tǒng)的反應過程采用了優(yōu)化控制技術(shù)，使各階段的溫度和壓力控制都達到或優(yōu)于工藝要求，溫度的控制過程完全是DCS系統(tǒng)控制，不需要人工干預介入，可進行單釜多品種的生產(chǎn)控制，多個反應釜之間都有嚴格的邏輯程序，避免錯誤操作，系統(tǒng)具有可靠性高、分散控制、集中監(jiān)視、管理控制功能豐富、開放性好等特點從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的高度自動化。
