Способ управления процессом наращивания вязкости поливинилхлоридного пластизоля Советский патент 1984 года по МПК C08J3/18 G05D27/00 

to

00

to Изобретение относится к автоматизации управления технологическими процессами химических производств, а именно к управлению технологическим режимом наращивания вязкости поливинилхлоридного пластиэоля при про изводстве винипора, и может быть использовано в химической промышленнос ти. Известен способ управления процессом перемешивания в реакторе полунепрерывного действия путем регулирования скорости перемешивания в зависимости от вязкости перемешиваемой среды, регулирования подачи хладагента и корректировки скорости подачи дозируемого компонента L13. Недостатком данного способа управ ления является- то, что образующаяся в результате перемешивания тепловая энергия не используется для нагрева перемешиваемой среды, а компенсирует ся изменением скорости подачи хладагента. Кроме того, корректировка рас-25 сом

хода дозируемых компонентов при Производстве винипора приводит к изменению физических свойств готового продукта (объемного веса, пределов прочности при растяжении и сжатии, относительного удлинения при растяжении), снижая его эксплуатационные качества. Известен сПособ управления перемешиванием в реакторах периодического р полунепрерывного действия путем изменения скорости вращения мешалки в зависимости от вязкости перемешиваемой среды и подачи теплоносителя в рубашку для повьш1ения температуры 23. Недостатком данного способа управ ления fipoyeccoM перемешивания в реак торах периодического .и полунепрерывного действия является то,что исполь зование теплоносителя для повьштения температуры в процессе наращивания вязкости приводит к образованию ороговевшей пленки (нароста) на внутрен них стенках реактора, что вызывает загрязнение перемешиваемой массы кусочками ороговевшей пленки, а также увеличение энергозатрат за счет ухудшения теплопередачи. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ управления процессом наращивания ВЯЗКОСТИ поливинилхлоридного пластизоля путем регулирования конечной температуры смеси.в зависимос ти от вязкости пластизоля С31.

хлоридного пластизоля путем регулирования конечной температуры смеси в зависимости отвязкости пластизоля, . приготовленнзпо смесь перемешивают определенное время, нагревают до определенной температуры, разбивают процесс на минимальное число временных интервалов, при котором ошибка определения вязкости пластизоля по времени перемешивания и температуре не превьШ1ает определенного значения, измеряют вязкость и температуру пластизоля в начале каждого интервала, прогнозируют температуру в конце инНедостатком известного способа является повьш1ение энергозатрат. Это . объясняется тем, что данньй способ не обеспечивает заданного времени технологического цикла (увеличивает его), так как необходимо .многократно повторять процесс перемешивания пластизоля, изменяя его конечную температуру. Увеличение времени приготовления массы пластизоля с заданной вязкост вызывает увеличение энергозатрат, кроме того, снижает производительность технологической линии за счет простоя оборудования, расположенного на последующих стадиях за смесителем наращивания вязкости пластизоля. Данный способ не предусматривает выбора коррекции температурнр-временного режима наращивания вязкости пластизоля. Цель изобретения - сокращение энергозатрат. Поставленная цель достигается тем, что в способе управления процес- наращивания,вязкости поливинйлтервала в зависимости от измеренной вЯзкос-ги и заданной вязкости в конце интервала и определяют скорость изменения температуры по измеренной температуре в начале данного интервала и прогнозируемой температуре в конце этого интервала. Кроме топо, скорость изменения температуры в интервалах повьш1ения температуры регулируют числом оборотов мешалки, а на интервалах понижения температуры - скоростью подачи хладагента. Способ управления базируется на использовании статистических характеристик процесса для выбора температурно-временного режима наращивания вязкости. Точность используемых приборов позволяет осуществлять контроль параметров в жестком интервале. Для. решения задачи прогнозирования температуры в конце интервала, в соответствии с результатами обработки статистических данных весь процесс наращивания вязкости разделен на четыре временных интервала. Пбрвый и второй интервалы соответствуют повышению температурной смеси. При выборе длительности первого временно го интервала учитывается необходимость наиболее раннего времени введения коррекции режима, а также получение достоверных данных, показывающих тенденцию развития процесса наращивания вязкости. Статистическая обработка данных показывает, что через 20-22 мин перемешивания и конечной температуре 20-20,1 °С отклонени вязкости конкретной партии смеси лежит в пределах 13-14% от вреднего значения, что позволяет вычислить температурно-временной режим второго интервала, завершение которого, как правило, совпадает с окончанием нагрева. Деление оставшегося времени на третий и четвертый интервалы обуслав ливается закономерностями нарастания вязкости пластизоля на основе ПВХсмолы, которые характеризуются на третьем интервале резким возрастание вязкости примерно в 2-2,5 раза, а на четвертом интервале медленным ростом примерно на 14- 15%. Указанное .деление на временные интервалы подтверждается минимальными ошибками уравнений регрессии (0,03-0,60 Па-с) полученных при статистической обработке экспериментальных данных. Пример . Проводят управление наращиванием вязкости по предлагаемому способу. Для чего используют смесь эмульсионной .ПВХ-смолы марки Волговинил Е-66П 100 вес.ч. пласти фикатор ДБФ 53 вес.ч. и пластификатор ДАФ-789 31 вес.ч. Предварительно для получений урав нений регрессии проводят серию опытов со смесями указанного сосд-ава и использованием крмпон.ентов одинаковы партий, в которых измеряют время перемешивания и вязкость смеси при првьш1ении температуры от 20 до 30 ° С и понижении от 30 до 20 °С. В резуль тате обработки результатов установлено, что среднее ремя наращивания вязкости пластизоля равно 220 мин, а наименьшие ошибки уравнения регрес сии получены при делении на интервалы 0-20, 20-85, 85-150 и 150-220 мин. Кроме того, установлено, что абсолютное значение вязкости в конце 1,2 и 3 интервалов (начало 2, 3 и 4 интервалов) вьфажается через конечное значение- вязкости зависимостью где i|.j. - вязкость пластизоля в конце интервалаki - нормирующий коэффициент данного интервала; l-kOH значение вязкости пластизоля в конце процесса наращивания, . Для указанного состава смеси коэффициент К имеет значения 0,4, 0,5,- , 0,85 с точностью ± 5% на 20,85 и 150 мин процесса наращивания вязкости от начала перемешивания соответственно. Уравнения регрессии для принятых временных интервалов .имеют вид г/120 1,004 (1,167 - 0,0131t + + 0,00015 ) (2,535 - 0,13 Т + + 0,00306 TO t/l85 (0,2149 + 00955) ( 6,528 - 0,39 Т + 0,00657T2) l/11go 1,0048 (-0,2466 + 0,01294t-«+ 0,0000t2)(1,741 - 0,6219Г + + 0,00127 ТО, где 2.о, g , -измеренные значения вязкости в начале 2, 3 и 4 интервалов} - текущее значение вязкости на соответствующеминтервалеJ Т - температура; -t - время. Приготовленную смесь перемешивают 20 мин, регулируя скорость перемешивания так, чтобы температура пластизоля достигла 20 ° С, измеряют вязкость ластизоля. По заданному значению язкости пластизоля в конце- процесса наращивания вязкости и коэффициенту ki вычисляют значение вязкости в онце интервала.. По уравнению регрессии, длительности интервала, вычисенному значению вязкости в конце инервала и измеренной вязкости в начае интервала рассчитывают необходиую в конце интервала температуру.

По разности температур в конце и в начале интервала и длительности интервала вычисляют скорость изменения температуры на данном интервале. По скорости изменения температуры рассчитывают контрольные значения температуры в нескольких точках внутри интервала и производят ее регулирование в соответствии с вьгчисленными значениями. На, интервалах иовьшения температуры при разности измеренной температуры и ее контрольного значения больше О уменьшается число оборотов двигателя мешалки, при указанной меньше О число оборотов двигателя мешалки увеличивается. На интервалах понижения температуры смеси, когда прогнозируемая температура в конце интервала меньше измеренной в начале интервала, в рубашку смешения подают хлодагент и регулирование осуществляют изменением скорости подачи хладагента. При разности измеренной температуры и контрольной больше О скорости подачи хладагента увеличивается, при меньше О - умёньшается. Перемешивание на этих временных интервалах осуществляется периодически со средней скоростью 3-4 об/мин.i В результате завершения процесса наращивания вязкости за время 220 мин получают пластизоль с вязкостью 8,7 Па-с, при заданном конечном значении 8,5 Па-с. Управление Процессом наращивания вязкости по предлагаемому способу осуществляется при исходной температуре пластизоля t7,2 С Перемешивание проводят со скоростью 176 об/мин с периодическим измерением температуры через 5 мин.

Температурно-временной режим в иутервале 0-20 приведен в табл. 1.

Через 20 мин после начала перемешивания измеренное значение вязкости

П.2о .01 Па.с.

Расчетное значение вязкости через 85 мин перемешивания ,.и 4,25 Па-с. Отсюда отношение,

1,059.

Расчетное значение Tgs 23 С. Температуру пластизоля измеряют с интервалом 10 мин.

Температурно-временной режим в интервале 20-80 мин приведен в табл. 2.

Через 85 мин после начала перемешивания измеренное значение вязкости les иэм 6 Па, с.

Расчетное значение вязкостиv 0,85, Чкон 7,23 Па.с, откуда отношение ,85 1,57. Расчетное значение Т о 29 °С, время перемешивания i 148 мин. Температуру измеряют с интервалом 10 мин.

Температурно-временной режим в интервале 85-150 мин приведен в табл. 3.

Через 150 мин измеренное значение вязкости Па-с. Расчетное

значение )1220/ 150 Ы48, расчетные

21 с 220 мин

П4О ч1. ГЛ

значения Т

кон

Температуру измеряют с интервалом 10 мин.

Температурно-врекенной режим в интервале 150-220 мин приведен в табл. 4.

При управлении процессом наращивания вязкости известным способом на базе тех же исходных компонентов и рецептуры получают вязкость 9 Па.с при 20° С за 225 мин.

Температурно-временной режим по известному способу приведен в табл.5

Введение в известньй способ управления процессом наращивания вязкости пластизоля при производстве винипора коррекции температурно-временного режима процесса обеспечивает достижения заданного значения вязкости за оптимальньй промежуток времени 220 мин.

Выбор первого временного интервал длительностью 20-22 мин и доведение температуры массы до 20-20,1 С обеспечивают строго определенные тенденции развития процесса наращивания вязкости данной партии и определения режима коррекции на следующем интервле.

Постоянная длительность процесса обеспечивает постоянство производительности технологической линии за счет полного использования оборудования.

«

Нагревание смеси за счет энергии внутреннего трения, возникающей при перемешивании пластизоля, обеспечивает очистку внутренних стенок смесителя от ороговевшего слоя, так как тепло, возникающее от трения пластизоля с мешалкой и стенками смесителя, а так же от трения смежных слоев пластизоля, равномерно распределяется в массе пластизрля, не создавая перегрева на стенках смесителя.

1002828

1 .1

то приводит к улучшению теплового личить объем вьтуска продукции в пебмена при охлаждении смеси, улучшересчете условно на винипор марки Д :ию материального баланса, повышению на 23,9%. :ачества пластизоля, обеспечивая его инородность (отсутсвие обломков оро- 5

овевшего слоя в массе пластизоля). Использование для нагрева смеси рименение предлагаемого способа уп- энергии вязкостного трения обеспечиавления наращивания вязкости упроща- вает достижение необходимой темпе;т и сокращает регламентные работы ратуры пластизоля, позволяет операla счет исключения необходимой очист-ю тивно управлять нагревом,, а так же ;и внутренней поверхности смесителя, снизить энергетические затраты на увеличивается срок его эксплуатации. перемешивание на 20%.

Время перемешивания, мин

П о

5 1 10 « I 15 I 20

Расчетная17,918,619,320

:)актическая17,318,919,2 20,1

Примечан ие. Для соблюдения расчетного температурного режима после мин перемешивания двигатель мешалки отключают на 1 мин.

Г,с Время перемешивания, мин

30 40 50 60 70 80

асчетная20,5821,0721,5522,0322,52 23,0

Фактическая20,5721,021,622,122,623,2

Примечание. Для соблюдения расчетного температурного режима дви атель мешалки включают, на 1,5 мин с игРгервалом 8,5-мин.

Т, °СВремя перемешивания, мин

90 100 110 120 130 140 148

Расчетная 24,03 24,86 25,68 26,51 27,34 28,17 29,0 Фактическая 23,8 25,1 25,7 26,4 27,2 28,0 28,9

Внедрение способа позволяет увеТ а б л и ц а 1

Таблица 2

ТаблидаЗ

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НАРАЩИВАНИЯ ВЯЗКОСТИ ПОДИВИНИПХЛОРИДНОГО ПЛАСТИЗОЛЯ путем регулирования конечной температуры смеси в зависимости от вязкости пластизоля, отличающийся тем, что, с целью сокращения энергозатрат,приготовленную смесь перемешивают определенное время, нагревают до определенной температуры, разбивают процесс на минимальное число временных интервалов, при котором ошибка определения вязкости пластизоля по времени перемешивания и температуре не превышает определенного значения, измеряют вязкость и температуру пластизоля в начале каждого интервала, прогнозируют температуру в конце интервала в зависимости от измеренной вязкости и заданной вязкости в конце интервала и определяют скорость измерения температуры по измеренной температуре в 1гачале данного интервала и прогнозируемой температуре в конце этого интервала. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что скорость измерения температуры в интервалах повьппения температуры регулируют числом оборотов мешалки, а на интервалах понижения температуры - скоростью подачи хдадагента.

Примечание. шалки включают на 2 мин Для соблюдения температурного режима двигатель ме40 с с интервалом 7 мин 20 с.