Устройство для регулирования концентрации мономера в шихте Советский патент 1984 года по МПК G05D27/00 

вертый вход - к выходу блока определения суммарной нагрузки на батареи и второму входу блока определения разбаланса между нагрузками на колон ну азеотропной осушки и батареи, а выход - к третьему входу блока определения задания регулятору расхода мономера и второму входу блока определения задания регулятору расхода возвратной фракции, входы блока определения нагрузки на колонну аэеотропной осушки соединены соответственно с выходами датчика расхода мономера и датчика расхода возвратной фракции, выход датчика концентрации изопрена в шихте подключен к входу регулятора концентрации изопрена в шихте, связанного выходом с четвертым входом блока определения задания регулятору расхода мономера.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МОНОМЕРА В ШИХТЕ, содержащее датчик расхода мономера, соединенный выходом через регулятор расхода мономера с исполнительньм механизмом на линии мономера в колонну азеотропной осушки, датчик расхода возвратной фракции, соединенный вькодом через регулятор расхода возвратной фракции с исполнительным механизмом на линии возвратной фракции в колонну азеотропной осушки, датчик расхода шихты по батареям, выходы которых подключены к соответствующим вХоДам блока определения суммарной нагрузки на батареи, последовательно соединенные датчик концентрации изопрена в возвратной фракции, блок определения разности концентраций изопрена в потоке мономера и возвратной фракции и блок определения задания регулятору расхода мономера, выход которого подключен к второму входу регулятора расхода мономера и к первому входу блока определения задания регулятору расхода возвратной фракции, связанного выходом с . вторым входом регулятора расхода возвратной фракции,датчик концентрации изопрена в потоке мономера, выход которого подключен к второму входу блока определения разности концентраций изопрена в потоке мономера и возвратной фракции, а также датчик концентрации изопрена в шихте, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности, устройства, оно содержит буферную емкость, установленную после колонны азеотропной осушки, последовательно соединенные датчик и регулятор уровня шихты в буферной емкости, последовательно соединенные блок определения нагрузки на колонну азеотропной осушки, блок определения нагрузки на колонну азео-Щ тропной осушки, блок определения (/} разбаланса между нагрузками на колбнну азеотропной осушки и батареи, блок усредн1вния и блок согласования нагрузок между колонной азеотропной с осушки и батареями, а также блок определения скорости изменения уровня шихты, регулятор концентрации изопрена в шихте и блок определения разности между заданной концентрацией изопрена в шихте и концентрацией изопрена в возвратной фракции, вход которого подключен к выходу датчика концентрации изопрена в возвратной фракции, а выход - к второму входу блока определения задания регулятору расхода мономера, вход блока определения скорости изменения уровня шихты связан с выходом датчика уровня шихты в буферной емкости, а выход с вторым входом блока согласования нагрузок между колонной азеотропной осушки и батареями, третий вход котоп рого подключен к выходу регулятора уровня шихты в буферной емкости,чет

1

Изобретение относится к, автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано в производстве синтетического каучука, например каучуков СКИ, СКД и др., в химической и нефтехимической промьшшеннбсти

Известно устройство для автоматического регулирования концентрации мономера в шихте, содержащее датчики и регуляторы расходов мономера и возвратной фракции, подаваемых в колонну азеотропной осушки шихты, датчики концентрации мономера в потоках мономера, возвратной фракции и шихты соединенные с блоками определения задания регуляторам расхода мономера и возвратной фракции.

Устройство содержит также датчики расхода шихты по батареям, соединенные с входами блока определения суммарной нагрузки на батареи, датчик уровня куба колоины,соединенный с , регулятором, и блоки вычитания и ум-ножения, причём вход блока вычитания соединен с выходом датчика концентрации мономера в потоке шихты, выход его соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен, с выходом блока определения суммарной нагрузки на батареи, выход блока умножения соединен с входом регулятора уровня СО.

Однако данное устройство характе-ризуется недостаточно высокой точностью регулирования концентрации мономера в шихте, которая обуславливается следующими причинами: .

значительной инерционностью колонны азеотропной осушки, в результате чего информация о концентрации монб)

мера (изопрена) в шихте поступает в устройство с запаздыванием на 4060 мин после изменения регулирующих параметров (расходов мономера и возвратной фракции)J

колебаниями уровня шихты, в колонне азеотропной осушки, вызванными коррекцией уровня по суммарной нагрузке на батареи и длительности анализа концентрации мономера в шихте (колебания указанного уровня шихты ухудшают температурный режим в колонне И массообмен между жидкой и паровой фазами, а следовательно, снижают качество очистки шихты от примесей, например влаги;

отсутствием учета в устройстве заданного значения концентрации мономера в шихте, что практически исключаёт применение устройства с целью стабилизации концентраций мономера в шихте.

; Наиболее близким по технической , сущности к изобретению яв.ляется устройство для автоматического регули- рования мономера в шихте, содержащее датчики и регуляторы расходов мономера и возвратной фракции, подаваеШёГ в колонну азеотропной осушки шихты, датчики концентрации мономера, возвратной фракции и шихты, датчики расхода шихты по батареям, соединенные с входами блока определения суммарной нагрузки на батареи, блок определения разности между концентра.циями мономера в потоках шихты и возвратной фракции, блок определеЫия разности между концентрациями мономера в потоках мономера и возвратной фракции и определения

заданной регуляторам расхода мономера и возвратной фракции.

При этом последних блоков .соединены черкез блоки определения jpasHocTH концентраций мономера с со,ответеТВующими датчиками концентрации мономера в потоках мономера,. 1 возвратной фракции и шихты и с бло ком определения суммарной нагрузки |ia батареи, а выход - с регулят9рами расходов мономера и возвратной фракций.

По информации о суммарной нагрузке на батареи и о концентрациях мономера в потоках мономера, возвратной фракции и шихты в блоках определения заданной регулятором, формируются регулирующие воздействия на расходы мономера и возвратной фракцииСЗ.

OAttaKo для известного устройства также характерна недостаточно высо- кая точность регулирования концентрации мономера в шихте, которая обуславливается наличием запаздывания в панелях регулирования вследствие значительной инерционности колонны аэеотропной осушки, а также тем, что в устройстве не используется заданное значение регулируемого параметра.

Целью изобретения является повышение точности устройства за счет повьвпения точности регулирования концентрац1Ш мономера в шихте.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулировани концентрации мономера в шихте, содержащее датчик расхода мономера, соединенный вькодом через регулятор расхода мономера с имполнительным механизмом на линии мономера в колонну аэеотропной осушки, датчик расхода возвратной фракции, соединенный выходом через регулятор расхода возвратной фракции с исполнительным механизмом на линии возвратной фракции в колонну азеотропнрй осушки, датчик расхода шихты по батареям, выходы которьк подключены к соответствующим входам блока определения суммарной нагрузки на батареи, последовательно соединенные датчик концентрации изопрена в возвратной фракции, блок определения разности концентраций изопрена в потоке мономера и возвратной фракции и блок определения задания регулятору расхода мономера, выход которого подключен к второму входу регулятора расхода мономера и к

первому входу блока определения задания регулятору расхода возвратной фракции, связанного выходом с вторым входом регулятора расхода возвратной

фракции, датчик концентрации изопрена в потоке мономера, выход которого подключен к второму входу блока определения разности концентраций изопрена в потоке мономера и возвратной

фракции, а также датчик концентрации изопрена в шихте, содержит буферную j емкость, установленную после колонны азеотропной осушки, последовательно . соединенные датчик и регулятор уровня шихты в буферной емкости, последовательно соединенные блок определения нагрузки на колонну азеотропной осушки, блок определения разбаланса между нагрузками на колонну

азеотропной осушки и батареи, блок усреднения и блок согласования нагрузок между колонной азеотропной осушки и батареи, а также блок определения скорости изменения уровня

шихты, регулятор концентрации изопрена в шихте и блок определения разности между заданной концентрацией изопрена в шихте и концентрацией изпрена в возвратной фракции, вход

которого подключен к выходу датчика концентрации изопрена в.возвратной фракции, а выход - к второму входу блока определения задания регулятору расхода мономера, вход блока определения скорости изменения уровня шихты связан с выходом датчика уровня шихты в буферной емкости, а выхОдС вторым входом блока согласования нагрузок между колонной азеотропной

осушки и батареями, третий вход которого подключен к выходу регулятора уровня шихты в буферной емкости, четвертый вход - к выходу блока определения суммарной нагрузки на батареи и к второму входу блока определения разбаланса между нагрузками на колонну азеотропной осушки и батареи, . а выход - к третьему входу блока определения задания регулятору расхода мономера и к второму входу блока определения задания регулятору расхода возвратной фракции, входы блока определения нагрузки на колонну азеотропной осушки соединены соответственно с выходами датчика расхода мономера и датчика расхода возвратной фракции, выход датчика концентрации изопрена в шихте подключен к вХоду регулятора концентрации изопрена в шихте, связанного выходом с четвертым входом блока определения задания регулятору расхода мономера.

На чертеже приведена функционалы 5 ная схема предлагаемого устройства. Схема содержит смеситель 1 потоков мономера и возвратной фракции, колонну 2 азеотропной осушки шихты, буферную емкость 3, контур регулирования расхода мономера, состоящий из датчика 4 расхода мономера, регулятора 5 расхода мономера, исполнительного механизма 6, контур регулирования расхода возвратной фракции, 5 состоящий из датчика 7 расхода возвратной фракции, регулятора 8 расхода возвратной фракции, исполнительного механизма 9, датчики 10-12 концентрации изопрена в потоках соответствен-20 но мономера, возвратной фракции и - шихты, датчики 13-16 расхода шихты на батареи, датчик 17 и регулятор 18 уровня шихты в буферной емкости 3, регулятор 19 концентрации изопрена 5 в шихте, блок 20 определения скорости Изменения уровня шихты, блок 21 определения нагрузки «а колонну азеотропной осушки, блок 22 определения суммарной нагрузки на батареи, блок зо 22 определения разбаланса между нагрузками на батареи и колонну азеотропной осушки, блок 24 усреднения разбаланса между нагрузками на и колонну, блок 25 согласования наг- ,, рузрк между колонной азеотропной осушки и батареями, блок 26 определения разности концентраций изопрена в потоке мономера и возвратной фракции, блок 27 определения разности 40 между заданной концентрацией изопрена в потоке шихты и концентрацией

изопрена в потоке возвратной фракции, блоки 28 и 29 определения заданий регуляторам 5 и 8 расходов мономера

и возвратной фракции.,

) .

Мономер (изопрен-ректификат) и возвратная (изопентан-изопреновая) фракция подаются на вход смесителяТу откуда образовавшаяся шихта с концентрацией мономера 16-18 вес.% поступает в колонну азеотропной осушки, В колонне 2 шихта очищается от примесей (в основном от влаги) и через буферную емкость 3 поступает на- рас- пределение по батареям, представляющим собой цепочку последовательно соединенных полимеризаторов.,

От точности регулирования концентрации мономера зависят качественные и экономические показатели процесса полимеризации, который является основным в производстве каучука. Поэтому регулировать концентрацию мономера р шихте необходимо с высокой точностью.

Устройство для автоматического регулирования концентрации мономера в шихте работает следующим образом.

По информации с датчиков 4 и 7 расхода мономера и возвратной фракции в блоке 21 определения нагрузки на колонну 2 Формируется сигнал, пропорциональный величине нагрузки на колонну 2,

bj + Р-1

где 7 выходные сигналы с датчиков 4 и 7,

Р - выходной сигнал с блока 21.

Блок 22 определения нагрузки на батареи суммирует сигналы с датчиков 13-16 расхода шихты на батареи:

P.i, + Pl4 Pl5 Pl6.

22

где - Р - сигналы с датчиков 13-16 расхода шихты на батареи; 2г выходной сигнал с

блока 22.

Блок 23 определения разбаланса между нагрузками на батарею и колонну формирует сигнал, пропорциональный разности

р - р t-22 ,

23

где Pjj - выходной сигнал с блока 23. Блок 24 усредняет за определенный промежуток времени, например за 1 ч, сигнал, поступающий с блока 23

,).

23i

244

где Pjji и 24i выходные сигналы с блоков 23 и 24 в текущий i-и шаг усреднения;

п - количество шагов усреднения.

По информации с датчика 17 уровня щихты в буферной емкости 3 регулятор 18 формирует регулирующий сигнал, например,-по П-закону регулирования

KM РГ - Р

).

1 настройка регулятора 18; выходной сигнал с датчика 17i сигнал от ручного задатчика регулятора 18, соответствующий заданному значению уровня шихты в емкости 3} выходной сигнал с регулятора 18. По информации с указанного Датчика 17 блок 20 определения скорости изменения уровня шихты формирует сигнал, пропорциональный скорости изменения уровня где Р„, и Р сигнал с датчика . 17 уровня на текущем j-м и предыдуихем и - 1-м шаге расчета скорости изменения уровня; дискретность (шаГ расчета скорости изменения уровня, выходной сигнал с блока 20, По информации с регулятора 18 и блоков 20, 22 и 24 в блоке 25 согла сования нагрузок между колонной и батареями осуществляется формировани сигнала, пропорционального заданной нагрузке на колонну 2 + Р,, + р. 25 22 24 го где Pjy - выходной сигнал с блока 25 По информации с датчика 12 концен рации мономера/в потоке шихты регуля тор 19 формирует регулирующий сигнал например, по П-закоНу регулирования настройки регулятора 19; выходной сигнал с датчика 12; .ЗаД сигнал от задатчи 12 ка регулятора 19, соответствующий заданному значени концентрации монр мера в потоке ших ты; 11 I - время интегрирования Jг выходной сигнал с .регулятора 19. По информации с датчиков 10 и It концентрации мономера в потоках мономера и возвратной фракции блок 26 формирует сигнал, пропорциональный разности указанных концентраций мономера Р Р лл . 2Ь где Р - выходные сигналы с датчиков 10 и 100, Pjjj - выходной сигнал с блока 26.. Блок 27 определения разности между заданной концентрацией мономера в .потоке шихты и концентрацией мономера в потоке возвратной фракции формирует сигнал, пропорциональный разности концентраций - Р . 12 1 о(А где Р сигнал, соответствующий заданной концентрации мономера в потоке шихть, устанавливается операто-i ром вручную в блоке 27-, ч.выходной сигнал с блока 27.. По-информации с регулятора 19, блоков 25-27 лок 28 определения задания регулятору 5 расхода мономера формирует сигнал, пропорциональный, регулирующемувоздействию на расход мономера 28 где Р - сигнал с выхода блока 28. По информации с блоков 25 и 28 блок 29 определения задания регулятору расхода 8 возвратной фракции формирует сигйал, пропорциональный регулирующему воздействию на расход возвратной фракции Р29 P2S - 28 где Pjg - выходной сигнал : блока 29, Регуляторы 5 и 8 по информации датчиков 4 и 7 расхода мономера и озвратной фракции, воздействуя на лапаны,6 и9; приводят значения казанных расходов к заданным знаениям, соответствукшщм величинам игналов с блоков 28 и 29.