Устройство для моделирования содержания летучих продуктов в полимере Советский патент 1983 года по МПК G06G7/58 

Изобретение относится к устройствам для моделирования процессов полимеризации и может найти применение в промышленности для моделирования содержания летучих продуктов в полимере. Содержание летучих продуктов, оп ределяемое по потерям массы полимера при , является одним из важ нейших показателей его качества и, в конечном счете, оказывает существенное влияние на качество вулканизатов, полученных на основе, на пример, полиизопрена, и на загазованность рабочих помещений. При это содержание летучих продуктов определяется в основном концентрацией влигомеров (димеров и тримеров) изо прена, образующихся на стгщии полимеризации. Известны устройства для математи ческого моделирования процессов оли гомеризации El3. Эти устройства применяются для о разования линейных димеров изопрена но не для образования тримеров и определения летучих продуктов в поМ лимере. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования динами ки распределения по фракциям состав компонентов вещества, содержащее ключи, интеграторы, блоки умножения на постоянный коэффициент, блоки умножения, блок регистрации и пороговые элементы, соединенные та ,КИМ образом, что они позволяют определить фракционный состав полимера в реакторе полимеризации и рассчитать его динамику 23 Это устройство дает возможность проследить изменение концентрации всех фракций продукта, но не позво-j ляет определить концентрацию олигомеров и,следовательно, содержание ,летучих продуктов в полимере. Отсутствие этой информации не обеспечивает достаточную точность моделирования процесса и не позволяет использовать ее для расчета и. управления качеством полимера. Цель изобретения - повышение точ ности моделирования. Эта цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок регист рации, четыре умножителя и три маештабирукхцих усилителя дополнительно введены датчики концентрации мономера в первом и втором реакторах, датчики температуры в первом и втором реакторах, датчик концентрации водорода, датчик потока катализатора, датчик потока реакционной Смеси датчик концентрации полимера, четыр блока нелинейности типа зкспонент пять сумматоров, два блока деления, квглратор, источник постоянных напряжений и четыре умножителя, причем выход датчика концентрации мономера в первом pedKTope соединен с первыми входами первого и четвертого умножителей, выход датчика концентрации во втором реакторе соединен с первыми входами второго и третьего умножителей, выход датчика температуры в первом реакторе ieрез соответствующие блоки нелинейности типа экспонента подключен к вторым входам первого и четвертого умножителей, а выход датчика температуры во втором рёактвре через соответствующие блоки нелинейности типа ; экспонента подключен к вторым ; входам второго и третьего умиожителей, выходы первого и второго умножителей подключены соответственно к входам первого сумматора, а выходы третьего и четвертого умножителей к ВХОДЕ1М четвертого сумматора, выход датчика концентрации водорода че-, рез соответствующие масштабирующие усилители соединен с первыми йходаг ми второго и третьего сумматоров, выходы которьк подключены соответственно к первым входам пятого и шестого умножителей, вторые, входы которых подключены к выходу первого блока деления, первый вход которого соединен с выходом датчика потока ; катализатора, а второй вход - с выходом квадратора, вход которого прдключей к выходу датчика потока реакционной смеси, выходы первого сумматора и пятого умножителя подключены соответственно к входам седьмого умиожителя, выход которого через третий масштабирующий усилитель соединен с первым входом пятого сумматора, выходы четвертого сумматора и шестого умножителя подключены соответственно к входам восьмого умножителя, выход которого соединен с втбрым входом пятого сумматора, выход которого подключен к первому входу второго блока деления, второй вход которого соединен с выходом датчика концентрации полимера, выход второго блока деления подключен к первому входу шестого сумматора, выход которого соединен с входом блока (регистрации, вторые входы второго,, третьего и шестого сумматоров соединены с соответствунхцими выходами источника постЬянны 1с напряжений. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для йоделирования содержания летучих продуктов. Устройство содержит первый-четвертый блоки 1-4 л1елинейности типа экспонента , первый-четвертый блоки 5-8 умножения, квадратор 9, пятый-восьмой блоки 10-13 умножения, первый-шестой сумматоры 14-19, .масштабирующие усилители 20-22, первый и вtopoй блоки 23 и 24 деления, датчики 25 и 26 концентрации мономера в первом и втором реакторах соответственно,датчики 27 и 28 темпе ратуры в первом и втором реакторах соответственно, датчик 29 концентрации водорода, датчик 30 потока ката лизатора, датчик 31 концентрации реакционной смеси, датчик 32 концентрации полимера, блок 33 регистрации, источник 34 постоянных напряжений. Устройство состоит из/двух контуров, один из которых отражает температуры реакции и концентраций мономера и полимера в реакто{ ах на содержание летучих продуктов, а другой - влияние концентраций водорода, потоков катализатора и реакционной смеси. Каждый контур состоит из двух каналов, отражающих влияние указанных параметров на димеры и тримеры изопр на соответственно, определяющих в основном потери массы в полйизопране Каждый канал первого контура включает две линии, в которых происходит определение влияния температуры и концентрации мономера на димеры и тримеры .изопрена, образовавшиеся в каждом реакторе полимеризационной батареи. При этом число линий соответствует количеству реакторов полимеризационной батареи. Каждый блок нелинейности работает таким образом , что преобразует входной сигнал в соответствии с формулой NвЬtt P 6 .,, -.. где V . ,V - входной и выхрдной сиг - вых (jaj, блока нелинейности соответственно. В Е. j( ЕЛ - энергии акт.ивации реак ции образования димеров и тримёров COOT ветственно, Дж/моль; R - универсальная газовая постоянная, Дж/моль В Устройство работает следующим образом. Напряжение датчика, пропорциональ ное температуре Т/ в первом реакторе поступает на блоки 1 и 4 нелинейнос ти, где преобразуется в соответстви с выражениями eKpt-EilRT,),i где Сл энергии активации образования димеров и тримё ров соответственно) Дж/моль; R - универсальная газовая. постоянная, Дж/моль,В. На блоке 5 умножения для димеров . и блоке 8 умножения для тримёров пр сходит умножение выражений (1) на апряжение, поступающее с датчика 25, ропорциональное концентрации моноера т в первом реакторе 1 Аналогичны преобразования происходят с напряжениями с датчиков 26 и 28, пропорциональными концентрации мономера т и температуре Т во в то jpoM -реакторе соответственно, для его служат блоки 2 и 6 для димеров и блоки 4 и 8 для тримёров изопрена. В результате на выходе сумматора 14 для димеров вырабатывается напряжение, пропорциональное сумме ilVY(4exp(-t |RTvC (2) а на выходе сумматора 17 для тримёров - пропорциональное сумме |wie p rEall V,) где i 1,2 - номер реактора. Таким образом, с помощью выражений (2) и (3) учитывается влияние концентрации мономера и температуры в первом и втором реакторах полимеризационной батареи на образование димеров и тримёров изопрена соответственно. Напряжение с датчика 29, пропорциональное концентрации водорода h,, используемого для регулирования молекулярной массы полиизопрена, преобразуется для димеров в соответствии с выражением ,(4) для чего служат масштабирующий усилитель 20 с коэффициентом Тл. усиления и сумматор 15 величины 1Я( постоянным напряжением, поступающим от источника 34 и пропорциональным коэффициенту Кг. Аналогично для тримёров имеется выражение1 .(3) для реализации которого служат масштабирующий усилитель 21 с коэффициентом Чз и сумматор 16 величины . с напряжением, П1)опорциона.льным коэффициенту Кд , поступающим O-i источника 34. Напряжение с датчиков Зр.и 31, пропорциональное потокам катализатора G и реакционной смеси G. соответствейно, преобразуется в соответствии с формулой ,(6) для чего служат квадратор 9 и блок 23 деления. На выходе блока 10 в результате перемножения выражений (4) и (6) образуется напряжение: ( (7) а на выходе блока 11 в результате перемножения выражений (5) и (6) : ()Таким образом, с помощью выраже ний (7) и (8) учитывается влияние концентрации водорода, потоков катализатора и реакционной смеси на образование димерюв и тримеров изо рена соответственно. На выходе блока 12 после перемножения выражений (2) и (7) вы{ абатывается напряжение, пропо|зцио нальное концентрации димеров Сп, на выхода полимеризационной батарея, на выходе блока 13 после перемножения выражений ХЗ) и (8) аналогич но вырабатывается напряжение, пропорциональное концентрации тримеров СТР . Выходные напряжения с блоков 12 и 13 преобразуются в соответствии ФО1МЛУЛОЙ 1(,Са.+Стр (, 6 с помощью масштабирукицего усилителя 22 с постоянным коэффициентом k сумматора 18, блока 24 деления сум мы . Cq, , делятся на концентра цию полимера Y поступающую с датчика 32/ и блоком 19 суммируются с постоянной величиной к, поступающей . от источника 34, Такшч образом, формулы (1)-{9) являются математическим обоснованием решаемой задачи, а на выходе блока 19 образуется напряжение,, пропорциональное содержанию летучих продуктов в полиизопрене, регистрируемое в блоке 33, В известном устройстве происходит определение нескольких (в рассмотрением случае трех) фракций продукта, при этом легколет5гчие продукты, основой которых являются димеры и тримеры изопрена, войдут как некоторая доля в одну из фракций пол шхера совместно с другими низкомолвкулярными част.ями полиизопрена. Предлагаемое устройство позволяет определить содержание летучих про дуктов без примеси других фракций полимера, что особенно важно, так как содержание летучих продуктов является показателем качества товарного каучука, а его превышение сверх допустимого значения приводит к браку в реэинр-технических издели- ях, . , . . Таким образом, возможность независимо от других фракций полимера определять содержание летучих продуктов позволяет повысить точность моделирования процесса полимеризации изопрена.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЛЕТУЧИХ ПРОДУКТОВ В ; ПОЛИМЕРЕ, содержащее блок регистрации, четыре умножителя, три масштабирующих усилителя, о т л и ч а ющ е е с я тeм что, с целью повышения точности моделирования, оно дополнительно содержит датчики концентрации мономера в первом и вто-г ром реакторах, датчики температуры в первом и втором реакторах, датчик коицентрации водорода, датчик потока реакционной смеси, датчик потока катализатора, датчик концентрации полимера, четыре блока нелинеЯг ности типа экспонента, пять сумматоров, два блока деления, квадратор, источник постоянных напряжеНИИ и четыре умножителя, причем выход датчика концентрации мономе-, ра в первом реакторе соединен с первыми входами первого и четвертого -, умножителей, выход датчика концентрации мономера во втором реакторе соединен с первьали входами второго и третьего умножителей, выход датчика температуры в первом реакторе ч&р&з соответствующие блоки .й. ности типа экспонента подключен 1 к вторым входам первого и четверто- : го умножителей, а выход датчика температуры во втором реакторе через соответствующие блоки нелинейности типа экспонента подключен к вторым входам, второго и третьего умножителей, выходы перврго и второго умножителей подключены соответственно к входам первого сумматора, а выходы третьего и четвертого умножителей - к входам четвертого сумматора, выход датчика концентрации водорода через соответствукндие масштабирую щие усилители соединен с первыми входами второго и третьего сумматоров, выходы которых подключены соответственно к первьм входам пятого СП и шестого умножителей, вторые входы которых подключены к выходу перiBoro блока деления, первый вход коjToporo соединен с выходом датчика потока катализатора, а второй вход с выходом квадратора, вход, которого подключен к выходу датчика потока реакционной смеси, выходы первого сумматора и пятого умножителя подключены соответственно к входам седьмого умножителя, выход которого через третий масштабирующий усилитель соединен с первьм входом пятого сумматора, выходы четвертого суглматора и шестого умножителя подключены соответственно к входам восьмого умножителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу второго блока деления,второй вход которого соединен с выходом датчика концентрации полимера, выход второго блока деления подключен к. первому входу шестого сумматора,выход которого соединен с вхо. дбм-блока регистрации,вторые входы то-г;. рого, треть его и. шестого сумматоров сое-. динены с соответствующими выходами ис-; точника прстоянных напряжений. , ,