一種丙烯酸乳液智能化生產系統及生產工藝的製作方法
2023-10-09 10:02:19 1
本發明具體涉及一種丙烯酸乳液智能化生產系統及生產工藝。
背景技術：
近年來，隨著對環保及節能的重視，使用對人體無毒無害，對環境無汙染的綠色環保塗料已經成為發展趨勢。水性乳膠塗料由於其安全、無毒、無汙染、節約能源而受到廣泛使用，成為塗料發展的一個重要方向，新產品層出不窮。在水性塗料中佔絕對優勢的產品是乳膠塗料，常用的品種有純丙烯酸系列、苯乙烯-丙烯酸系列、醋酸乙烯-丙烯酸系列及醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯系列等。其中丙烯酸酯塗料由於其塗膜具有優異的耐水、耐鹼、耐光、耐老化性和保色性而得到廣泛應用，具有低毒、對環境友好等性能，是建築塗料體系中最具發展前途的一類產品。未來中國經濟仍將保持較快增長，建築市場將進一步日益擴大，對水性環保塗料、乳膠漆、防水塗料等建築材料的需求增長勢頭依舊很猛。因此，作為這些建築材料的主要原料，丙烯酸乳液市場必將會迎來又一次爆發性的增長。
目前全球對乳液聚合物的需求增長迅速。這主要得益於環保壓力的增大，溶劑型產品受到限制。丙烯酸聚合物乳液因其出色的環保特性和優秀的性能也是獲得良好發展的原因。
1)建築乳液需求旺盛
我國建築乳液的生產開始於20世紀80年代，現已成為我國建築產業和塗料工業的主力軍。自20世紀90年代中期，我國聚合物乳液從合成技術、品種、質量、生產規模、產量及應用技術等方面都取得了相當大的發展。2011年國內生產建築塗料用丙烯酸乳液超過50萬噸，佔全國丙烯酸酯共聚物乳液產量的50％以上。
每年乳膠漆、防水塗料等建築材料所需丙烯酸酯乳液達到100萬噸，且每年還在以10％的速度增長。專家預測，隨著中國城鎮化的不斷推進，這一黃金髮展期還將持續20年以上的時間。
2)玻璃纖維網格布用丙烯酸聚合物乳液飛速發展
玻璃纖維硬而脆，需要浸漬塗布聚合物乳液以滿足應用要求。丙烯酸聚合物乳液不含有機溶劑，無毒、無汙染、耐酸鹼性好，使用方便，耐老化性能優越，成本相對較低，是生產網格布的理想選擇。
隨著國內建築節能產業的不斷推進，玻璃纖維網格布產業近年來發展迅猛，2008年～2011年，全國玻璃纖維網格布生產量年均以18％的速度增長，2011年產量超過50億平米，產值超過50億元人民幣。生產廠家主要集中在華北、華東及華南等經濟發達地區。本廠早在2007年就研發並投產了玻璃纖維網格用丙烯酸聚合物乳液系列產品，近年來市場份額不斷擴大，玻璃纖維網格用丙烯酸聚合物乳液目前已佔我廠乳液總銷量的15％左右。隨著我國城市化進展的日益加快，玻璃纖維網格布產業的市場前景被普遍看好，玻璃纖維網格布用丙烯酸聚合物乳液的需求量將進一步增加。
3)丙烯酸酯紡織乳液
丙烯酸聚合物紡織乳液廣泛用於無紡布、織物塗層等。據統計，全球目前無紡布市場總額超過200億美元，其中1/3用於醫療衛生市場，其餘用於消費領域和工業領域。2011年國內用於無紡布及織物塗層及後整理的丙烯酸聚合物乳液量約28萬噸，預計每年增長15％以上。北京東方互益化工有限公司在2002年研發成功丙烯酸紡織乳液系列，在國內市場佔有舉足輕重的地位。近年來，針對汽車工業的爆發性增長，丙烯酸紡織乳液在這一領域的應用迅速擴展，我廠又專門開發出汽車內飾專用環保型丙烯酸乳液，迅速佔領了這塊高端市場。
4)丙烯酸酯壓敏膠粘劑
丙烯酸共聚物乳液大量應用於壓敏膠製品。目前美國、西歐、日本、中國等國家以及中國臺灣地區的壓敏膠粘劑的年銷售量約為100萬噸，壓敏膠製品的年銷售量約為245億平方米。銷售量最大的是美國，其後依次是西歐、中國大陸、中國臺灣地區、日本。隨著我國經濟的迅速發展，包裝及相關行業對壓敏膠及其製品的需求量日益增長。壓敏膠粘劑應用最快的增長領域是壓敏標籤，中國不乾膠標籤市場年均增長率將會達到12％，消費量將會從目前的16億平方米增長到29億平方米。以食品行業為例，標籤可保持7％的年增長率。
國家財政部與國家稅務總局於2015年聯合發布了「關於對塗料徵收消費稅的通知」，即「為促進節能環保，經國務院批准自2015年2月1日起對塗料徵收消費稅，在生產、委託加工和進口環節徵收，適用稅率均為4％」。同時表示，對揮發性有機化合物(vocs)含量低於420克/升(含)的塗料免徵消費稅。環保部門發布消息：在「十三五」期間全國將添vocs總量控制因子，對氮氧化物和vocs進行協同減排，並且明確規定將工業塗料中用於轎車、船隻、貨櫃、家私、工程機械和鋼結構行業的工業塗料列入vocs歸納管理。在這樣的態勢下，諸多塗料企業和行業專家認為中國將迎來水性工業塗料的「暖春」行情，水性工業塗料有望趕超建築塗料在市場中的佔有率，改變現有溶劑型塗料佔據主導地位的局面。
然而，面對丙烯酸乳液如此高的需求量，現有的生產體系有一些不足，vocs的無組織排放，造成環境汙染，人工操作會產生誤差與失誤，產品質量不可控，出現問題時不以排查原因，生產效率低等。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種丙烯酸乳液智能化生產系統及生產工藝，以解決上述背景技術中所提出的問題。
為實現上述目的，本發明提供以下技術方案：一種丙烯酸乳液智能化生產系統及生產工藝，其結構要點在於：包括智能系統和生產裝置，智能系統包括一鍵啟動系統，自動化控制系統和數據統計系統，生產裝置包括原料罐、輔料罐、預乳化釜、引發劑釜、反應釜、後處理釜和成品罐，其中一鍵啟動系統與生產裝置信號連接，自動化控制系統分別與預乳化釜、引發劑釜、反應釜和後處理釜信號連接。
作為優選的，自動化控制系統包括dcs控制系統、plc控制系統和batch控制系統。
作為優選的，數據統計系統包括企業信息管理系統、進銷存管理系統和人力資源管理系統。
作為優選的，原料罐的數量為五個，且每個原料罐下方均設有智能閥門。
作為優選的，輔料罐的數量為三十九個，且每個輔料罐上方均設有加料口，每個輔料罐下方均設有稱重模塊和智能閥門。
作為優選的，預乳化釜、引發劑釜、反應釜和後處理釜內均設有溫度傳感器、溼度傳感器和壓力傳感器，且溫度傳感器、溼度傳感器和壓力傳感器均與自動化系統信號連接，預乳化釜和引發劑釜內部均設有稱重模塊，預乳化釜和反應釜之間設有冷凝器。
作為優選的，成品罐為數個並聯的罐體，且成品罐連接有自動罐裝生產線。
作為優選的，後處理釜內設有vocs活性炭吸收塔和過濾器。
作為優選的，生產工藝如下：
s1：預乳化，將丙烯酸類化合物、輔料和去離子水加入預乳化釜中攪拌，得到核單體；
s2：聚合，將核單體和引發劑同時滴入反應釜，反應溫度40℃-90℃，反應3-4小時，得到混合乳液；
s3：混合過濾，將混合乳液放入後處理釜，進行過濾及廢氣後處理，得到成品；
s4：分裝，成品通過自動罐裝生產線，進行分裝。
與現有技術相比，本發明實現生產計劃、執行、考核的全過程管理，有效減少人工幹預和操作失誤，減少操作人員，降低操作人員的勞動強度，縮短製造周期、提高產品質量、產品質量穩定，提高了生產效率，控制和降低生產成本，實現對生產過程的監控，簡便了工藝操作流程，節能環保，智能化判斷處理，降低了生產過程中安全事故的發生。
附圖說明
圖1為本發明的智能系統控制結構示意圖；
圖2為本發明的生產裝置的結構示意圖；
圖中：1-智能系統，2-生產裝置，3-一鍵啟動系統，4-自動化控制系統，5-數據統計系統，6-原料罐，7-輔料罐，8-預乳化釜，9-引發劑釜，10-反應釜，11-後處理釜，12-成品罐，13-dcs控制系統，14-plc控制系統，15-batch控制系統，16-企業信息管理系統，17-進銷存管理系統，18-人力資源管理系統，19-智能閥門，20-稱重模塊，21-溫度傳感器，22-溼度傳感器，23-壓力傳感器，24-冷凝器，25-自動罐裝生產線，26-vocs活性炭吸收塔，27-過濾器，28-加料口。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步的解釋說明，但不限制本發明的保護範圍。
在本發明的描述中，需要說明的是，術語「上」、「下」、「左」、「右」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
請參閱圖1，本發明提供一種技術方案，一種丙烯酸乳液智能化生產系統及生產工藝，包括智能系統1和生產裝置2，所述的智能系統1包括一鍵啟動系統3，自動化控制系統4和數據統計系統5，所述的生產裝置2包括原料罐6、輔料罐7、預乳化釜8、引發劑釜9、反應釜10、後處理釜11和成品罐12，其中一鍵啟動系統3與生產裝置2信號連接，自動化控制系統4分別與預乳化釜8、引發劑釜9、反應釜10和後處理釜11信號連接。
其中，在本實施例中，所述的自動化控制系統4包括dcs控制系統13、plc控制系統14和batch控制系統15。
dcs控制系統13是分布式控制系統的英文縮寫(distributedcontrolsystem)，在國內自控行業又稱之為集散控制系統。是相對於集中式控制系統而言的一種新型計算機控制系統，它是在集中式控制系統的基礎上發展、演變而來的。
高可靠性：由於dcs將系統控制功能分散在各臺計算機上實現，系統結構採用容錯設計，因此某一臺計算機出現的故障不會導致系統其它功能的喪失。此外，由於系統中各臺計算機所承擔的任務比較單一，可以針對需要實現的功能採用具有特定結構和軟體的專用計算機，從而使系統中每臺計算機的可靠性也得到提高。
開放性：dcs採用開放式、標準化、模塊化和系列化設計，系統中各臺計算機採用區域網方式通信，實現信息傳輸，當需要改變或擴充系統功能時，可將新增計算機方便地連入系統通信網絡或從網絡中卸下，幾乎不影響系統其他計算機的工作。
靈活性：通過組態軟體根據不同的流程應用對象進行軟硬體組態，即確定測量與控制信號及相互間連接關係、從控制算法庫選擇適用的控制規律以及從圖形庫調用基本圖形組成所需的各種監控和報警畫面，從而方便地構成所需的控制系統。
易於維護：功能單一的小型或微型專用計算機，具有維護簡單、方便的特點，當某一局部或某個計算機出現故障時，可以在不影響整個系統運行的情況下在線更換，迅速排除故障。
協調性：各工作站之間通過通信網絡傳送各種數據，整個系統信息共享，協調工作，以完成控制系統的總體功能和優化處理。
控制功能齊全：控制算法豐富，集連續控制、順序控制和批處理控制於一體，可實現串級、前饋、解耦、自適應和預測控制等先進控制，並可方便地加入所需的特殊控制算法。dcs的構成方式十分靈活，可由專用的管理計算機站、操作員站、工程師站、記錄站、現場控制站和數據採集站等組成，也可由通用的伺服器、工業控制計算機和可編程控制器構成。處於底層的過程控制級一般由分散的現場控制站、數據採集站等就地實現數據採集和控制，並通過數據通信網絡傳送到生產監控級計算機。生產監控級對來自過程控制級的數據進行集中操作管理，如各種優化計算、統計報表、故障診斷、顯示報警等。隨著計算機技術的發展，dcs可以按照需要與更高性能的計算機設備通過網絡連接來實現更高級的集中管理功能，如計劃調度、倉儲管理、能源管理等。
plc控制系統14為可編程邏輯控制器，是種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作電子系統。它採用一種可編程的存儲器，在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，通過數字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產過程。
(1)可靠性高。由於plc大都採用單片微型計算機，因而集成度高，再加上相應的保護電路及自診斷功能，提高了系統的可靠性。
(2)編程容易。plc的編程多採用繼電器控制梯形圖及命令語句，其數量比微型機指令要少得多，除中、高檔plc外，一般的小型plc只有16條左右。由於梯形圖形象而簡單，因此容易掌握、使用方便，甚至不需要計算機專業知識，就可進行編程。
(3)組態靈活。由於plc採用積木式結構，用戶只需要簡單地組合，便可靈活地改變控制系統的功能和規模，因此，可適用於任何控制系統。
(4)輸入/輸出功能模塊齊全。plc的最大優點之一，是針對不同的現場信號(如直流或交流、開關量、數字量或模擬量、電壓或電流等)，均有相應的模板可與工業現場的器件(如按鈕、開關、傳感電流變送器、電機啟動器或控制閥等)直接連接，並通過總線與cpu主板連接。
(5)安裝方便。與計算機系統相比，plc的安裝既不需要專用機房，也不需要嚴格的屏蔽措施。使用時只需把檢測器件與執行機構和plc的i/o接口端子正確連接，便可正常工作。
(6)運行速度快。由於plc的控制是由程序控制執行的，因而不論其可靠性還是運行速度，都是繼電器邏輯控制無法相比的。
batch控制系統15為批處理控制系統，就是對某對象進行批量的處理，通常被認為是一種簡化的腳本語言，它應用於dos和windows系統中。批處理文件的擴展名為bat。目前比較常見的批處理包含兩類：dos批處理和ps批處理。ps批處理是基於強大的圖片編輯軟體photoshop的，用來批量處理圖片的腳本；而dos批處理則是基於dos命令的，用來自動地批量地執行dos命令以實現特定操作的腳本。更複雜的情況，需要使用if、for、goto等命令控制程式的運行過程，如同c、basic等高級語言一樣。如果需要實現更複雜的應用，利用外部程式是必要的，這包括系統本身提供的外部命令和第三方提供的工具或者軟體。批處理程序雖然是在命令行環境中運行，但不僅僅能使用命令行軟體，任何當前系統下可運行的程序都可以放在批處理文件中運行。
其中，在本實施例中，所述的數據統計系統5包括企業信息管理系統16、進銷存管理系統17和人力資源管理系統18。
企業信息管理系統16匯合了離散型生產和流程型生產的特點，面向全球市場，包羅了供應鏈上所有的主導和支持能力，協調企業各管理部門圍繞市場導向，更加靈活或「柔性」地開展業務活動，實時地響應市場需求。為此，重新定義供應商、分銷商和製造商相互之間的業務關係，重新構建企業的業務和信息流程及組織結構，使企業在市場競爭中有更大的能動性。
企業信息管理系統16是一種主要面向製造行業進行物質資源、資金資源和信息資源集成一體化管理的企業信息管理系統。企業信息管理系統16是一個以管理會計為核心可以提供跨地區、跨部門、甚至跨公司整合實時信息的企業管理軟體。針對物資資源管理(物流)、人力資源管理(人流)、財務資源管理(財流)、信息資源管理(信息流)集成一體化的企業管理軟體。
企業信息管理系統16的提出與計算機技術的高度發展是分不開的，用戶對系統有更大的主動性，作為計算機輔助管理所涉及的功能已遠遠超過mrpii的範圍。企業信息管理系統16的功能包括除了mrpii(製造、供銷、財務)外，還包括多工廠管理、質量管理、實驗室管理、設備維修管理、倉庫管理、運輸管理、過程控制接口、數據採集接口、電子通訊、電子郵件、法規與標準、項目管理、金融投資管理、市場信息管理等等。它將重新定義各項業務及其相互關係，在管理和組織上採取更加靈活的方式，對供應鏈上供需關係的變動(包括法規、標準和技術發展造成的變動)，同步、敏捷、實時地作出響應；在掌握準確、及時、完整信息的基礎上，作出正確決策，能動地採取措施。與mrpii相比，企業信息管理系統16除了擴大管理功能外，同時還採用了計算機技術的最新成就，如擴大用戶自定義範圍、面向對象技術、客戶機/伺服器體系結構、多種資料庫平臺、sql結構化查詢語言、圖形用戶界面、4gl/case、窗口技術、人工智慧、仿真技術等等。
進銷存管理系統17是對企業生產經營中物料流、資金流進行條碼全程跟蹤管理，從接獲訂單合同開始，進入物料採購、入庫、領用到產品完工入庫、交貨、回收貨款、支付原材料款等，每一步都為您提供詳盡準確的數據。有效輔助企業解決業務管理、分銷管理、存貨管理、營銷計劃的執行和監控、統計信息的收集等方面的業務問題。
其中，在本實施例中，所述的原料罐6的數量為五個，且每個原料罐6下方均設有智能閥門19。
其中，在本實施例中，所述的輔料罐7的數量為三十九個，且每個輔料罐7上方均設有加料口28，每個輔料罐7下方均設有稱重模塊20和智能閥門19。
其中，在本實施例中，所述的預乳化釜8、引發劑釜9、反應釜10和後處理釜11內均設有溫度傳感器21、溼度傳感器22和壓力傳感器23，且溫度傳感器21、溼度傳感器22和壓力傳感器23均與自動化系統4信號連接，預乳化釜8和引發劑釜9內部均設有稱重模塊20，預乳化釜8和反應釜10之間設有冷凝器24。
其中，在本實施例中，所述的成品罐12為數個並聯的罐體，且成品罐12連接有自動罐裝生產線25。
其中，在本實施例中，所述的後處理釜11內設有vocs活性炭吸收塔26和過濾器27。
其中，在本實施例中，所述的生產工藝如下：
s1：預乳化，將丙烯酸類化合物、輔料和去離子水加入預乳化釜中攪拌，得到核單體；
s2：聚合，將核單體和引發劑同時滴入反應釜，反應溫度40℃-90℃，反應3-4小時，得到混合乳液；
s3：混合過濾，將混合乳液放入後處理釜，進行過濾及廢氣後處理，得到成品；
s4：分裝，成品通過自動罐裝生產線，進行分裝。
對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內，不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。