Способ автоматического управления процессом приготовления углеводородной шихты в производстве изопренового каучука Советский патент 1986 года по МПК C08F136/08 G05D27/00 

1234403

Изобретение относится к автоматизации процессов получения синтетических каучуков, в частности к способам автоматического управления процессом приготовления углеводородной шихты в производстве изопренового каучука, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

ра

Д

Цель изобретения - снижение содержания высококипящих компонентов в шихте и сокращение удельных затрат на проведение процесса.

На чертеже приведена схема системы для реализации предлагаемого способа

На схеме обозначены колонна 1, кипятильник 2 колонны 1, конденсатор 3, сборник 4 конденсата, датчик 5 расхода исходной шихты, датчик 6 уровня в кубе колонны, датчик 7 расхода кубового остатка, датчик 8 расхода пара в кипятильник 2 колонны 1, датчик 9 расхода флегмы, датчик 10 расхода дистиллята, датчик 11 уровня в сборнике 4 конденсата, управлякж(ая вычислительная машина (УВМ) 12, регулятор 13 расхода пара в кипятильник 2 колонны 1, регулятор 14 расхода флегмы и регулятор 15 расхода дистиллята.

Исходная углеводородная шихта после осушки пчэдается на ректификацию в колонну 1, где производится очистка изопренизопрентановой фракции от высококипящих соединений. Температура в кубе колонны 1 поддерживается паром, подаваемым в кипятильник 2 колонны 1. Паровая фаза с верха колонны 1 поступает в конденсатор 3 и далее в сборник 4 конденсата. Часть конденсата (флегма) возвращается в колонну 1, а другая часть (дистиллят) направляется на полимеризацию. Расход кубового остатка, отводимого из колонны 1, составляет всего 4-5% от расхода исходной шихты.

Управление процессом приготовления углеводородной шихты по предлагаемому способу осуществляют следующим образом.

Информацию с датчика 5 расхода исходной шихты, датчика 6 уровня в кубе колонны, датчика7 расхода кубового остатка, датчика 8 расхода пара в кипятильник 2 колонны 1, датчика 9 расхода флегмы, датчика 10 расхода дистиллята и датчика 11 уровня в сборнике 4 ко1щенсата вводят в УВМ 12.

Усредняют во времени измеренный расход флегмы

(11,

M-o6VF,

О)

Де Г. , F

ф1-( }

усредненные во времени значения расхода флегмы на текущем (i -м) и предьщущем (-1)-м) шагах расчета и выдачи управляющих воздействий,

oL, - коэффициент сглаживания. Определяют рассогласование f, между измеренным значением уровня H,j в кубе колонны 1 и его заданным значением Hi

ii-H,rH,,(2)

Рассчиывают заданный расход пара

п,

в кипятильник 2 колонны 1

пзГ по

,,,; ubK3 |;5i ne,; , (3)

где

Г,о

U1 ио

Ко

,К.,

,.

9,

At начальные значения расхода пара в кипятильник 2 колонны 1 и расхода флегмы; соответственно измеренное и начальное значения расхода исходной шихтыi

соответственно измеренное и начальное значения расхода кубового остатка-,

постоянные коэффициенты;

дискретность расчета и вьщачи управляющих воздействий.

Корректировка задания по рас;ходу 45 пара в кипятильник 2 колонны 1 в зависимости от расходов исходной шихты и кубового остатка, усредненного во времени расхода флегмы позволяет учесть возмущения, вносимые в процесс 50 приготовления шихты при изменении расходов исходной шихты ифлегмы, подаваемых в колонну 1, и при изменении расхода кубового остатка, отводимого из колонны 1. Усреднение во времени 55 расхода флегмы дает более достоверную информацию о его влиянии на уровень в кубе колонны, так как изменение расхода ф,пегмы сказывается на уровне

в кубе колонны 1 с некоторым запаздыванием.

В зависимости от измеренного расхода исходной шихты F,j- определяют заданное, значение фпегмового числа ко- лонны 1

R F F

макс Ы1 ы.кр Р-Р

.АЛ011СС ЛИН

р.АЛОЦСС -АЛИМ ,.- рX г .г

MOVCC г-СVl|ji и.Кр/ lu i Ы.КР

u-wJKc Ы.кр I

гдеГ| , Рщир - соответственно максимальное и критическое значения рас- хода исходной шихты; исткс 1 мин максимальное и минимальное значения флегмового числа колонны 1 . Таким образом, заданное значение флегмового числа колонны 1 уменьшается с увеличением расхода исходной шихты. Это позволяет поддерживать оптимальный режим работы колонны 1, что, в свою очередь, обеспечивает снижение концентрации высококипящих компонентов в дистилляте и сокращение расхода пара в кипятильник 2 колонны 1 для получения 1 т дистиллята.

В соответствии с найденным заданны значением флегмового числа колонны 1 рассчитывают заданное значение расхода флегмы

F . . 2 , . Г . 9i V §

(5)

где Гп; - измеренное значение расхода

дистиллята.

Определяют текущее значение флегмового числа колонны 1 по формуле:

(-.

(6)

сравнивают его с заданным значением и находят рассогласование между ними

.

(7)

Корректируют заданный расход флегмы в зависимости от рассогласования 50 между текущим и заданным значениями флегмового числа колонны 1

.., (8)

где ffliLj- скорректированное заданное

значение расхода флегмы, ,tig- постоянные коэффициенты.

j

10

Это позволяет более точно поддерживать заданное значение фпегмового числа колонны 1.

Определяют отклонение измеренного уровня конденсата Н,; в сборнике 4

от его заданного значения ,

р

. (9)

Рассчитывают заданное значение расхода дистиллята

. + K,(F,,-F,j

(10

где F - начальное значение расхода дистиллята;

К,, - постоянные коэффициенты.

Учет возмущения по расходу исходной шихты при регулировании уровня конденсата в сборнике 4 обеспечивает улучшение качества регулирования.

Заданные значения расходов пара в кипятильник 2 колонны 1, флегмы и дистиллята ограничивают с помощью нелинейного звена типа упор по формуле

jUi.,iU;,U,,,--D;ViU; ll,,i ,й;-, + и-и„,,

имакс ;-и и-, и

макс

где (J; ) 0;.| - ограниченные заданные значения расхода соответственно на текущем (i-м) и предьэдущем (;-1)-м) шагах расчета и выдачи управляющих воздействий;

(1 „j, ,Uj,gjj,- нижняя и верхняя уставки задания регулятору расходаЛИ- I;-и;., - приращение заданного

значения расхода. Использование ограничения заданных

значений расходов с помощью звена

типа упор дает возможность сразу

реагировать на их изменение.

Управляюшие воздействия, соответствующие ограниченным заданным значениям расходов пара в кипятильнике 2 колонны 1, флегмы и дистиллята с УБМ 12, выдают соответственно на регулятор 13 расхода пара в кипятильник 2 колонны 1, регулятор 14 расхода флегмы и регулятор 15 расхода дистиллята. Эти регуляторы по информации от датчика 8 расхода пара в кипятильник 2 колонны 1, датчика 9 расхода флегмы, датчика 10 расхода дистиллята приводят указанные расходы к заданным значениям.

Таким образом, при регулировании уровня в кубе колонны 1 учитывают возмущения по расходам исходной шихты и флегмы, подаваемых в колонну 1, а также возмущения по расходу кубового остатка, отводимого из колонны 1, Причем усреднение во времени расхода флегмы позволяет снизить влияние запаздывания по каналу расход флегмы - уровень в кубе колонны. Качество ре- гулирования уровня в кубе колонны 1 при этом возрастает, что, в свою очередь, позволяет повысить точность стабилизации концентрации изопрена в шихте. Изменяя заданное значение флегмового числа колонны 1 в зависимости от расхода исходной шихты, поддерживают оптимальный режим работы колонны 1 и, следовательно, уменьшают концентрацию высококипящих компо- нентов в шихте. Корректировка заданного расхода флегмы по рассогласованию между текущим и заданным значениями флегмового числа колонны 1 обеспечивает высокую точность регулирова-

ния флегмового числа колонны 1. Учитывая изменение расхода исходной шихты, повышают качество регулирования уровня конденсата в сборнике 4. Кроме того,, указанные действия позволяют снизить расход пара в кипятильник колонны 1 для получения 1 т дистиллята.

В случае отсутствия датчика 8 и регулятора 13 расхода пара в кипятиль- ник 2 колонны 1 управляющее воздействие по расходу пара может выдаваться с УВМ 12 непосредственно на клапан. При этом по формуле (3) должно рассчитываться заданное давление на клапан, регулирующий подачу пара в кипятильник 2 колонны 1, с учетом начального значения давления на этот клапан.

Использование предлагаемого способа снижает максимальное значение концентрации высококипязцих компонентов в углеводородной шихте, что обусловливает снижение расхода катализатора на процесс полимеризации. При этом уменьшаются также расход тепла с паром и расход циркулирующего растворителя .

Редактор А.Огар

Заказ 2952/30

Тираж 470Подписное

ВШИПИ Государст1)енного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,, д. 4/5

Пронзводственно-полш рафическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проекг пя, 4

Составитель В.Шувалов

Техред Л. Олей ник Корректор А.Ференц