Способ управления процессом приготовления шихты в производстве изопренового каучука Советский патент 1985 года по МПК C08F136/08 G05D27/00 

Изобретение относится к управлению технологическими процессами производства изопренового каучука, а более конкретно к способам управления процессом приготовления шихты в производстве изопренового каучука, и может быть использовагно в производствах стереорегулярных каучуков СКИ, др. в химической и нефтехимической промьшшенности. Известен способ управления процессом приготовления шихты в производстве изопренового каучука путем измерения концентрации изопрена в шихте, концентрации изопрена в потоках изопрена-ректификата и изопёнтан изопреновой фракции на колонну азеотропной осушки, а также измерения суммарного расхода шихты на полимеризационные батареи и воздействия в зависимости от указанных параметров «а расходы изопрена-ректификата и йзопентан-изопреновой фракции 1 . Недостатком известного способа является низкая точность регулирова ния концентрагщи изопрена в шихте, причинами которой является то, что регулирование концентрации изопрена в шихте осуществляется только по возмущениям расходов изопрена-ректи фиката и изопентан-изопреновой фрак ции и концентраций изопрена в указанных потоках и не предусмотрено - регулирование по отклонению концент ращ1и изопрена в шихте от заданного значения. Способ не предусматривает также регулирования концентрации влаги в шихте. Наиболее близким по технической сущности к изобретению (базовым объектом) является способ управлени процессом приготовления шихты в про изводстве изопренового каучука путе измерения концентрации изопрена в вгахте, концентрации изопрена в пото ках изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой -фракции, подаваемых в колонну азеотропной осушки, измер ния расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки, определения заданного соотношения расходов изопрен .ректификата и изопентан-изопреновой Ьракции и воздействия на расходы из рена-ректификата и изопентанизопреновой фракции в зависимости от указанного соотношения L23. Недостатком данного способа является низкая точность регулирова ния концентрации изопрена в шихте, причинами которой являются большие скачкообразные измерения нагрузки на колонну азеотропной осушки при изменении заданного значения расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки. Кроме того, способ не предусматривает регулирование одного из самых важных параметров процесса азеотропной осушки - концентрации влаги в шихте. Цель изобретения - повьшзение точности регулирования концентрации изопрена и стабилизации влаги в шихте на минимально возможном значении. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления процессом приготовления шихты в производстве изопренового каучука путем измерения концентрации изопрена в шихте, концентрации изопрена в потоках изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции, подаваемых в колонну азеотропной осушки, измерения расхода шихты из колонны азеотропной осушки, определения заданного соотношения расходов изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции и воздействия на расходы изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции в зависимости от указанного соотношения, дополнительно стабилизируют уровень в сборнике конденсата путем изменения расхода флегмы на колонну азеотропной осушки, определяют суммарный расход изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции, стабилизируют соотношение расхода пара в кипятильник колонны азеотропной осушки к суммарному расходу изопренаректификата и изопентан-изопреновой фракции и корректируют зто соотношение в зависимости от расходов дистиллята из сборника конденсата флегмы на колонну азеотропной осушки, изопрена-ректификата, изопентанизопреновой фракции и изменения уровня в сборнике конденсата, усредняют по времени с помощью зкспоненциального фильтра заданное значение расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки, воздействуют на расходы изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции в зависимости от усредненного по времени заданного значения расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки и задан- ного соотношения расходов изопренаректификата и изопентан-изопреновЪй фракции, а также воздействуют на рас ход дистиллята из сборника конденсата в зависимости от усредненного по времени заданного значения расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки. На чертеже представлена схема реализации способа. Схема содержит колонну 1 азеотроп ной осушки, кипятильник 2 колоины 1 азеотропной осушки, конденсатор 3, отстойник 4, сборник 5 конденсата, насос 6, колонну 7 для отгона легко летучих углеводородов, кипятильник 8 колонны 7 для отгона легколетучих углеводородов, датчики 9-11 концент рации изопрена соответственно в изопрене-ректификатг, возвратной фракции в шихте, датчики 12-15 расхода изопрена-ректификата, изопентан изопреновой фракции, флегмы на колон ну 1 азеотропной осушки, дистиллята из сборника конденсата, управлякяцую вычислительную машину (УВМ) 16, ре-, гуляторы 17 и 18 расхода изопренаректификата и изопентан-изопреновой фракции, дачтик 19 уровня в сборнике 5 конденсата, датчик 20 уровня в куб колонны 1 азеотропной осушки, датчик 21 расхода пара в кипятильник 2 колонны 1 азеотропной осушки, регулято ,ры 22-27 соответственно расхода флегмы на колонну 1 азеотропной осушки, дистиллята из сборника кон.денсата, пара в кипятильник 2 колонны 1 азеоторопной осушки, шихты из куба колонны 1 азеотропной осушки, уровня в сборнике 5 конденсата, уровня в кубе колонны 1 азеотропной осушки. Способ управления процессом приготовления шихты в производстве изопренового каучука осуществляют следующим образом.: Углеводородная шихта, содержащая 15-18Z изопрена готовится путем смешения на входе колонны 1 азеотропной :осушки потоков изопрена-ректификата tc концентрацией изопрена 70-95% и изопентан-изопреновой фракции с кон:центрацией изопрена 3-9%. В колонне : 1 азеотропной осушки пгахта очищается от влаги, а также достигается равномерное распределение во всем объеме растворителя (изопентана). Нагрев .кубовой жидкости осуществляется водяным паром, подаваемым в кипятиль- ник 2 колонны 1 азеотропной осушки. Образовавшаяся паровая фаза поступ в конденсатор 3, конденсат из котс.. го поступает в отстойник 4. С нижней части отстойника отбирают воду, а с верхней части отстойника 4 конденсат подают в сборник 5 конденсата. Из сборника 5 конденсата насосом 6 часть конденсата подают в качестве флегмы на колонну 1 азеотропной осушки, а остальную часть конденсата (дистиллят) из сборника 5 конденсата подают на колонну 7 для отгона легколетучих углеводородов. Нагрев кубовой жидкости колонны 7 для отгона легколетучих углеводородов осуществляют водяным паром, подаваемым , в кипятильник 8. Кубовые остатки из колонны 7 для отгона легколетучих углеводородов направляют на смешение с шихтой в линию питания колонны 1 азеотропной осушки. Сигналы от датчика 9 концентрации изопрена в изопрене-ректификате, датчика 10 концентрации изопрена в изопентан-изопреновой фракции, датчика 11 концентрации изопрена в шихте, датчика 12 расхода изопрена-ректификата, датчика 13 расхода изопентан-изопреновой фракции, датчика 14 расхода флегмы на колонну 1 азеотропной осушки, датчика 15 расхода дистиллята подают на входы УВМ 16. С помощью УВМ определяют заданное соотношение расходов изопрена-ректификата и изопентаи-изопреновой фракции:. С С с иЬ МП 3 f -с и Ш5 где С.„пф CH - концентрация изопрена в изопентан-изопреновой фракции и изопреиеректификате, %; Cjjjj - заданное значение концентрации изопрена в шихте, %; 5j - заданное соотношение расходов изопрена-ректификата и изопентанизопреновой фракции. Заданное соотношение 5, расходов зопрена-ректи1;)иката и изопентаязопреноЕ /и фракции корректируют в ависимости от отклонения фактичесой концентрации Сц, от заданного начения 5 +К (С -С UK (С -С oli, 3 lV Ш ШЭ/ 2 Ш ШЭ/ скорректированное заданное соотношение ра ходов изопрена-ректификата и изопентанизопреновой фракции; настроечные коэффициенты. При этом управляющие воздействия регуляторам 17 и 18 расхода изопрен ректификата и изопентан-изопреновой фракции определяют с учетом скорректированного соотношения 5. Датчиком 19 уровня измеряют уровень в сборнике 5 конденсата, датчи ком 20 - уровень в кубе колонны 1 азеотропной осушки, датчиком 21 расход пара в кипятильник 2 колонны 1 азеотропной осушки. С помощью пневматических регуляторов 22-27 стабилизируют соответственно расход флегмы на колонну 1 азеотропной осушки, расход дистиллята из сборника 5 конденсата, расход пара в кипятильник 2 колонны 1 азеотропной осушки, расход шихты из куба колонны 1 азеотропной осушк а также уровень в собрнике 5 конден сата изменением задания регулятору 22 расхода флегмы и уровень в кубе колонны 1 азеотропной осушки изменением задания регулятору 25 расхода шихты из куба колонны 1 азеотроп ной осушки. Стабилизируют также соотношение расхода пара в кипятильник 2 колонны 1 азеотропной осушки к суммарному расходу изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции. При этом управляющее воздействие регулятору расхода пара определяется следующим образом: ПЗ ПН5 Н где FPJ - управлякицее воздействие регулятору расхода пара т/ч; KfiHs заданное соотношение расхода пара в кипятиль ник 2 колонны 1 азеотро ной осушки к суммарному расходу изопрена-ректиф ката и изопентан-изопре новой фракции; FH - суммарный расход изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции, т/ч, и ( Fy, - расход изопрена-ректификата, т/ч; ипф расход изопентан-изопре- . новой фракции, т/ч. отношение К корректируют в имости от расходов дистиллята орника 5 конденсата, флегмы на ну 1 азеотропной осушки, изопректификата J, изопентан-изопреноракции и изменения уровня в ике 5 конденсата. Для этого еляют расход конденсата, соот- . ие расхода конденсата из сбор5 к суммарному расходу изопренафиката и изопентан-изопреновой ии и отклонение этого значения данного значения: SK/H -ркн кн кнз- расход конденсата из сборника 5 конденсата, т/ч; -соотношение расхода конденсата из сборника 5 конденсата к суммарному расходу изопрена-ректификата и изопентан-изопре- новой фракции и заданное значение этого параметра соответственно; -отклонение указанного соотношения от заданного значения; -изменение уровня в сборнике 5 конденсата за время ui ; Фл -расход дистиллята из сборника 5 конденсата и расход флегмы на колонну 1 азеотропной осушки, т/ч; и - постоянный коэффициент. анное значение соотношения расконденсата из сборника 5 конденк суммарному расходу изопренаректификата и изопентан-изопреновой фракции 5 кнз вьйирают в пределах 0,10,25. Это обеспечивает стабилизацию влаги в шихте в пределах 0,0005 0,0009 мас.%. Стабилизация влаги в .указаиньк пределах положительно ска зывается на качественные и экономические показатели процесса получения изопренового каучука.

Увеличение концентрации влаги в шихте приводит к перерасходу катализатора, снижению конверсии мономера, ухудшению физико-химических показателей каучука и т.д. Попытки чрезмерного уменьшения концентрации изопрена в шихте приводят к неоправданному перерасходу пара на процесс азеотроп ной осушки.

Корректировку соотношения расхода пара в кипятильник 2 колонны 1 азеотропной осушки к суммарному расходу изопрена-ректификата и изопентан- изопреновой фракции осуществляют в зависимости от рассогласования Л3,„:

1

n/Hs /Ho S KH

где К

- начальное значение сооти/ноношения расхода пара в кипятильник колонны 1 азеотропной осушки к суммарному расходу изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции; Kj, К - настроечные коэффициенты. Заданное значение расхода шихты из куба колонны t азеотропной осушки усредняют по времени с помощью экспоненциального фильтра; .

on

4iF

.,f,.

;РШЗГ

V ®ш/ I, -..

бц.. .on

где F щ. - заданное оператором значение расхода шихты из куба колонны 1 азеотропной осушки, т/ч;

At - дискретность усреднения, ч; бщ - постоянная времени фильтра,

ч;

,1-1 - текущий и предыдущий моменты времени.

6 зависимости от усредненного по времени заданного значения расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки и заданного соотношения расходов изопрена-ректификата и изопентанизопреновой фракции воздействуют на

расходы изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции. При этом управляющие воздействия регуляторам 17 и 18 расхода изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции опре:деляют следующим образом:

F зк РШЗ

. I

И51+5

зн

F... - F

ВФл

ш

U I

гдеР,Ррф5- заданные значения расходов изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции, т/ч. В зависимости от усредненного по времени заданного значения расхода шихты из куба колонны 1 азеотропной осушки воздействуют на расход дистиллята в колонну 7 для отгона легколетучих углеводородов:

где FJJJ - управляющее воздействие регулятору расхода дистиллята, т/ч; kjj - коэффициент. Коэффициент КJJ определяется следующим образом

., - ЧЧЭ Ъ 1+R,

где RJ - заданное флегмовое число.

Данный способ управления процессо приготовления шихты в производстве изопренового каучука обеспечивает по сравнению с базовым объектом повышение точности регулирования концентрации изопрена в шихте путем воздействия на расходы изопрена(ректификата и изопентан-изопреновой

фракции и повьшгение точности регулирования концентрации влаги в шихте путем воздействия на расходы пара в кипятильник 2 колонны 1 азеотропной осушки, дистиллята из сборника 5 конденсата, флегмы на колонну 1 азеотропной осушки. Повьш1ение точности регулирования концентрации изопрена в шихте дает возможность повысить эту концентрацию (приблизив ее к допустимому значению) на 0,25%. Повьш1енир точности регулиров.ания концентрации влаги в шихте дает возможность снизить по сравнению с базовым объектом расход пара в кипятильник 2 колонны 1 азеотропной осушки. Одновременное регулирование концентрации изопрена и влаги в шихте положительно сказывается на точности регулиро-, вания этих параметров, так как процесс приготовления шихты и процесс азеотропной осушки ее происходят одновременно в колонне 1 азеотропной осушки.

Проверка способа показала, что отклонения концентрации изопрена в шихте от заданного значения снизились с +1,6 до ±1,0 вес.%. Это дало

возможность повысить концентрацию изопрена в шихте на 0,25 вес.% и снизить, таким образом, расход циркулирующего растворителя для получения 1 т каучука на 0,6 т.

Максимальные значения концентрации влаги в осушенной углеводородной шихте снизились с 0,0008 до 0,0006 вес.%. Расход тепла с паром на процесс азеотропной осушки уменьшился с 0,022 Гкал на осушку 1 т шихты до 0,019 Гкал.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШИХТЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗОПРЕНОВОГО КАУЧУКА путем измерения концентрации изопрена в шихте, концентрации изопрена в потоках изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции, подаваемых в колонну азеотропной осушки, измерения расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки, определения заданного соотношения расходов изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции и воздействия на расходы изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции и воздействия на расходы изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции в зависимости от указанного соотношения, о т ,личающийся тем, что, с целью повьшения точности регулирования концентрации изопрена и стабилизации влаги в шихте на минимально возможном значении, стабилизируют уровень в сборнике конденсата путем изменения расхода флегмы на колонну азеотропной осушки, определяют суммарный расход изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции, стабилизируют соотношение расхода пара в кипятильник колонны азеотропной осушки к суммарному расходу изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции и корректируют это соотношение в зависимости от расходов дистиллята из сборника конденсата флегмы на колонну азеотропной осушки, изопрена-ректификата, изопентан-изопреновой фракг ции и изменения уровня в сборнике конденсата, усредняют по времени с помощью экспоненциального фильтра заданное значение расхЬда шихты из куба колонны азеотропной осушки, § воздействуют на расходы изопренаректификата и изопентан-изопреновой фракции в зависимости от усред- со Ф неного по времени заданного значения расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки и заданного соСП отношения расходов изопрена-ректиd. фиката и изопентан-изопреновой фрак- со |Ции, а также воздействуют на расход дистиллята из сборника конденсата в .зависимости от усредненного по времени заданного значения расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки.