Устройство для автоматического управления процессом полимеризации Советский патент 1985 года по МПК C08F136/04 G05D27/00 

третий вход переключателя соединен через второй экспоненциальный фильтр с шестым задатчиком, а выход Переключателя соединен через блок ограничения управляющего воздействия регулятору расхода пгихты с задающим входом регулятора расхода шихты.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛИМЕРИЗАЩШ,. содержащее датчики температуры и расхода шихты, регуляторы расхода катализатора и шихты,, датчик технологического параметра в зоне реакции, два суьшатора, бДок умноже.ния, экспоненциальный фильтр, регулирующий блок, блок ограничения управляющего воздействия регулято- ру расхода катализатора и два задатчика, при этом датчик температуры, шихты соединен с первьм входс первого сумматора, второй вход которого соединен с первым задатчиком, а выход - с первым входом блока умноженияj второй вход которого соединен с датчиком расхода шихты, а выход - с первым входом второго сумматора, второй вход которого соеди-; нен с выходом регулирующего блока, а выход через блок ограничения - с задающим входом регулятора.расхода катализатора, регулирукядий блок соединен первьм входом через экспоненциальный фильтр с вторым задатчиком, а вторым входом - с датчиком технологического параметра в зоне реакции, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения то ности регулирования технологического параметра в зоне реакции, оно дополни тельно снабжено емкостью для усреднения полимеризата, датчиком уровня в емкости для усреднения полимеризата, третьим, четвертым, пятым и шестым задатчикоами, третьим и четвертым сумматорами, вторьм экс(Л поненциальным фильтром, вторым рес: гулирующим блоком, блоком ограничения управляннцего воздействия регулятору расхода штаты, вторым блоком ,умножения, переключателем, причем :третий задатчцк соединен с третьим /входом первого регулирующего блока, 01 датчик уровня в емкости для усреднесо ния полимеризата соединен с первым со входом второго регулирующего блока INS и первым входом третьего сумматора, а второй вход второго регулирую00 щего блока и второй вход третьего сум.1атора соединены с четвертым задатчиком, выход второго регулирующего блока соединен с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого соединен через второй блок умножения с вьгходом третьего сумматора, а выход «четвертого сумматора соединен с пёрвьм входом переключателя, второй вход переключателя и третий вход второго регулирующего блока соединены с пятым задатчиком.

- : Изобретение относится к области автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано в прО изводстве синтетическогоокаучука марок СКИ, СКД и др. видов каучука в химической и нефтехимеческой промьшшенности. Целью изобретения является повышёние точности регулирования технологического параметра в зоне реакции полимеризации. На чертеже представлена блок-схе ма устройства.. I . . : Устройство содержит полимеризационную установку 1, емкость 2 для усреднения полимеризата, датчик 3 температуры шихты, первый задатчикА первый сумматор 5, первый блой 6 умножения, датчик 7 расхода шихты, второй задатчик 8, первый экспоненциальный фильтр 9, регулирующий блок 10, датчик 11 технологического параметра (например, температуры) в зоне реакции, третий зада чик 12, второй сумматор 13, блок 14 ограничения управляющего воздействи регулятору расхода катализатора, регулятор 15 расхода катализатора, датчик 16 урОбНЯ в ёмкости 2 для ус реднения полимеризата, третий сумматор 17, второй регулирующий блок 18, четвертый задатчик 19, вто рой блок 20 умножения,«четвертый сумматор 21, второй экспоненциальньш фильтр 22, пятый задатчик 23, шеетой задатчик 24, переключатель 25, I блок 26 ограничения управля ощегр воздействия регулятору расхода ших ты, регулятор 27 расхода шихты. Углеводородную шихту и катализатор подают в полимерйзацконную установку 1, где осзгществляется проце полимеризации. Важным показателем процесса является значение техноло-; гического параметра в зоне реакции (например, температуры, конверсии мономера, вязкости полимеризата и т.п.). От точности регулирования этого параметра зависит однородность получаемого каучука, а также экономические показатели. Образовавшийся в полимеризационной установке 1 полИмеризат поступает в емкость 2 для усреднения полимеризата, где он усредняется по своим физико-механическим показателям (вязкость по МуНИ, пластичность по Карреру и др.). Из емкости 2 для усреднения полимеризата полимеризат направляют на дегазацию. Емкость 2 для усреднения полимери.зата одновременно служит буфером для бесперебойного скабже ния полимеризатом агрет атов дегазации. В общем слзгчае в емкость 2 для усреднения полимеризата можно no-i дать полимеризат из нескольких параллельно рабьтйющих полимерйзадионных установок. . Устройство для автоматического управления процессом полимеризации работает следунгацш образом. По информации от датчика 3 температуры шихты и первого 4 на выходе первого сумматора 5 руется сигнал Уц , значение которого равно разности между заданным значением температуры S зоне реакции Т,и текущим значением температуры шихты Тц. J . Сигнал 5,- поступает йа первый вход первого блока 6 умножения, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 7 расхода шихты i). Выходной сигнал блока 6 умножения формируется следующим образом: Y,F ; Y Чг « Чгг , (2) где Л/ - йоСтоянньй коэффициент, определяемый эксйериментальньт путем или расчетным из,- математической модели процесса полимеризации. Сигнал Т от второго задатчика 8 поступает на вход первого экспоненциального фильтра 9, с помощью которого осуществляется усреднение заданного значения температуры в зоне реакции . . где Is Значение выходного сигнала первого экспоненциального фйггьтра 9, С; 01 - постоянная времени первого экспоненциального фильтра 9 ; 4} V-,;: : / -. М - Дискретность работы первого экспоненциального фильтра 9 . . . . «# . . . - . Сягцад Ту. поступает на первый вход первого регчулирующего блока 10, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 11 температуры т, в зоне реакции, а на третий - сигйал от третьего задатчика 12. Первый регулирующий блок 10 реализует ГОЩрегулятор в котором интегральная составляющая обнуляется при отключе- ййи этого блока ,-4in-TjV V (4) , 5) XaV,lf -T4b5,,vK, At ; Лде t., - предьвдущее значение сигнала от. датчика 11 температуры в зоне реакции, С} 1{, ,5, ,Х - параметры on- 40 ределяемью экспериментально при-наладке устройства v) текущее и прёдьщущее значения интегральной составляю- , щей выходного сигнала пер- -4i / ВОГО регулируквдего блока lOv %1ч - значение сигналаот третьего 12. Сигнал от третьего задатчи аМ2 являетс днёкреттам. Он может иметь 50 два зяачёийя; О иян 1. Для включения первого регулируаэде го блока 10 третий 12 необходимо устанойитЬ 8 пО:Поясёниё, при котором его выходной сигнал равей единНце (У(4 1). Для отключения первого регулирующего блока 10 задатчНк 12 устанавливается в положение, при 1 V бл во ли ре Из ще ры 8 котором его выходной сигнал равен нулю (Yii4 0). Выходные сигналы блока 6 умножения и первого регулирующего блока 10 поступают соответственно на первый и второй входы второго сумматор а 13, где осуществляется их сложение. Если вместо УЬ и is поставить их значения, то получим более подробную зависимость, реализуемую блоками устройства 4.(.. (7) Вьвсодной сигнал второго сумматора 13 постзшает на вход блока 14 ог-, раничения управля ощего воздействия регулятору 15 расхода катализатора. Этот блокЯвляется известным блоком ограничения типа упор. Выходной сигнал блока 14 ограничения управл ющего воздействия регулятору расхода катализатора формируется следующим образом: MH 1 м«1м нижнее и верхнее ограничения на управляющее воздействие регулятору 15 расхода катаЛйзаторл, кг/4, ограниченное управляющее воздействие регулятору 15 расхода катализатора, кг/ч} -предыдущее значение ограниченного управлякщего воздействия регулятору 15 расхода катализатора, кг/ч. Таким сбразом, выходной сигнал ка 14 ограничения управляющего действий регз яятору расхода катаатора поступает на задампщй вход улятора 15,расхода катализатора. енением расхода катализатора осутвляется регулирование те(шерату-, в зоне реакции. Сигнал от датчика 16 в емкости 2 для усреднения псйшмеризата поступает на первый вход третьего сумматора 17 и на первый вход второго регулирующего блока 18. На второй вход третьего сумматора 17 и на второй вход второго регулирующего блока 18 поступает сигнал от четвертого задатчика 19. На третий .вход второг регулирующего блока 18 поступает сигнал от пятого задатчика 23. Второй регулирующий блок 18, как и первый, реализует ЩД-регулятор, в котором интегральная составляющая обнуляется при его отключении aiIS-H H«r%) 1 v,,, MHrWii) значение сигнала от да чика 16 уровня в емкос ти 2 для усреднения полимеризата, %| значение сигнала от за датчика 19; )5К настроечные параметры, определяемь1е экспериментальным путем при наладке устройстваi Ч )%i-. текущее и прёдьщзщее значения интегральной составляющей выходного сигнала второго регули рующего блока 18, значение сигнала от пя того задатчика 23. Сигнал от пятого задатчика 23 яв ляется дискретным. Он может иметь два значения: О или 1. Для включения второго ре|гулирующего блока 18 пятый задатчик 23 не обходимо установить в положение, при котором его выходной сигнал равен единице (N25 1). Для отключе,ния втор.ого регулирующего блока 18 пятый задатчик 23 устанавливается в положениеj при котором его выходной сигнал равен нулю (Vj3.,0). Выходным сигналом тратьег о сумматора 17 является результат сложения сигналов от датчика 16 уровня в емкости 2 для усреднения полимеризата и третьего задатчика 19. (13) Г.,--И:-Н 86 Этот сигнал поступает на вход блока 20 умножения, на выходе которого формируется сигнал, значение которого равро произведению значения входного сигнала на самого себя и на. постоянньй коэффициент . (Н) . , где jt - настроечный параметр, определенный экспериментально при наладке устройства. Выходные сигналы второго регулирующего блока 18 и блока 20 умножения поступают соответственно на первый и второй входы четвертого сумматора 21, где они складываются : (15) гм Учитывая, что v;,K,Y,.4(Hr«3,)S зависимость (15) можно записать в более развернутом виде . ,r4(H.-H)..tK ,.f, с помощью второго экспоненциального фильтра 22 осзпцествляется сглаживание сигнала, поступшощего от шестого задатчкка 24 с с (« jiV ч где 82 - постоянная времени второго экспоненциального фильтра 22, чш - значение сигнал от шестого адатчи са 24 (заданное one-, ратором значение расхода шихты на йолимеризационную установку), кг/Ч} - выходной сигнал второго экспоненциального фильтра 22 (сглаженное: заданное значение расхода пшхты), кг/ч. Выходные сигналы четвертого сумматора 21, второго экспоненциального фильтра 22 и пятого задатчика 23 поступают соответственно на первый, второй и третий входы переключателя 25. От.пятого задатчика 23 поступает дискретный сигнал значение ко, торого может быть равно 1 или 0. В зависимости от значения сигнала от пятого задатчика 23 выход перекл чателя 25 соединяется со своим перв.ым или вторым входом iS V,,--o Выходной сигнал переключателя 25 jпоступает на вход блока 26 ограниче ния управляющего воздействия регуля тору расхода ших-ты. Этот блок, как и блок 14 ограничения управляющего воздействия регулятору расхода катапизатора, является известным блоком ограничения типа jnrrop. Вьрсодной. сигнал блока 26 ограничения управляющего воздействия регулятору расхода шихты формируется следующим F & f tftV, , wH ЗМ ,, ммн мин F +bY «1 (23 макс макс где ,РВЛ,ЙКС нижнее и верхнее : ограничения на уп равляющее воздейст вие регулятору 27 расхода пихты, кг/ РШ - ограниченное управ ляющее воздействие регулятору 27 рас хода шихты, кг/Ч; - предьщущее значени ограниченного упра ляюще.го воздействи регулятору 27 расхода шихты, кг/Ц .-. Выходной сигнал блока 26 ограничения управляющего воздействия регулятору расхода шихты поступает на задающий вход регуляторы 27 расхода . Изменением расхода шихты осуществляется регулирование уровня в емкости 2 для усреднения полимеризата. Полимеризат обладает адгезионными свойствами, в связи с чем возможны случаи выхода из строя датчтика 16 уровня полИмеризата в емкос ти 2 для усреднения полимеризата. Кроме того, по технологическим при чинам Полимеризат из полимеризацион. ной установки 1 могут не подавать в емкость 2 для усреднения полимеризата. По этим причинам в предлагаемом устройстве и предусмотрена возможность работы устройства в двух режимах. Для работы устройства в первом режиме пятый задатчик 23 устанавливается в положение, при котором на его выходе сигнал , раден единице. При этом, выход переключателя 23 соединяется со своим первым входом, на который подается сигнал от четвертого сумматора 21. Таким образом, в этом режиме раскод шихты на полимеризационную установку 1 корректируется в зависимости от уровня в емкости 2 для усреднения полимеризата. Для работы устройства во втором режиме пятый задатчик 23 устанавливаете в положение, при котором на его выходе сигнал равен нулю. При этом выход переключателя 25 соединяется со своим вторым входом,на который подается сигнал от второго, экспоненциального фильтра 22. Таким образом, в этом режиме расход шихты на полимеризационнзпо установку 1 корректируется оператором с помощью шестого задатчика 24. Оба режима работы устройства обеспечивают плавное изменение расхода пшхты. В Первом режиме это достигается подбором настроечных параметров К,, Kg, Kg, К., а во втором режиме - дополнением вторым экспоненциальным фильтром 22. Таким образом, за счет плавного изменения расхода шихты достигается значительное повьш1ение точности регулирования технологического параметра в зоне реа;кции по сравнению с базовым-объектом. За счет повышения точности регулирования температуры в.зоне реакции процесс полимеризации протекает в более оптимальных-условиях, что приводит к снижению расходов катализатора и циркулиярующего растворителя для получения одной тонны полимера. Кроме этого, за,счет своевременной автоматической корректировки, расхода шихты по уровню в емкости 2 для усреднения полимеризата снижается число остановов и пусков полимеризационной установки 1, что также приводит к значительному сокращению расходов катализатора и циркулируйте91159928 10

го растворителя. Расход Циркулирую- 0,5 т, а расход катализатора для пощего растворителя для п лутгения од- лучения одной тонны полимера снизилной тонны пoJ tимepa сяизился на ся на 0,3 кг.

Шихтсг

т

V

ffomff4ff3ffi7 off

/

Ц|

/л --I

i

в

12

п

20

26

21

25

f8

2Z

I