Способ управления процессом полимеризации в производстве изопренового каучука Советский патент 1986 года по МПК C08F136/08 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматизации процессов получения синтетических каучуков, в частности изопре- нового, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Целью изобретения является снижение затрат на проведение процесса.

На чертеже изображена система, реализующая предлагаемый способ производства каучука СКИ-3.

Система содержит предварительный холодильник 1, осушитель 2, промежуточную емкость 3, насос 4, основной холодильник 5, управляющую вычисли- Тельную машину (УВМ) 6, датчик 7 расхода шихты в предварительный холодильник , датчик 8 давления газообразного пропана в предварительном холодильнике 1, датчик 9 температуры шихты, подаваемой в осушитель 2, датчик 10 уровня шихты в промежуточ- ной емкости 3, датчик 11 уровня жидкого пропана в основном холодильнике 5, датчик 12 давления газообразного пропана в основном холоднЯьни- ке 5, датчик 13 температуры шихты, поступающей на полимеризацию, датчик 14 расхода шихты на полимериза- цгао, регулятор 15 расхода шихты в предварительный холодильник 1, регулятор 16 давления газообразного пропана в предварительном холодильнике 1, регулятор 17 уровня жидкого пропана в основном холодильнике 5, регулятор 18 давления газообраз- ного пропана в основном холодильнике 5..

Через предварительный xoлo tиль- ник 1 углеводородная ншхта подается, в осупттель 2 для очистки ее от мик- роп римесей и окончательной осушки от остатков влаги. Температура шихты, подаваемой в осушитель 2, должна быть не вьппе определенной величины. Шихта Из осушителя 2 поступает в промежуточную емкость 3, откуда насосом 4 через основной холодильник 5 подается на полимеризацию. Охлаждение шихты в холодильниках 1 и 5 проводится за счет испарения жидкого пропана, поступающего в межтрубное пространство холодильников. Уровень жидкого пропана в основном холодильнике 5 стабилизируется с помощью регулятора 17.

Способ управления процессом полимеризации в производстве каучука

5

0

СКИ-3 осуществляется следующим образом.

На входы УВМ 6 подают сигналы от датчика 7 расхода шихты в предварительный холодильник 1, датчика 8 давления газообразного пропана в этом холодильнике, датчика 9 температуры шихты, подаваемой в осушитель 2, датчика 10 уровня шихты в промежуточной емкости 3, датчика 11 уровня жидкого пропана в основном холодильнике 5, датчика 12 давления газообразного пропана в этом холодильнике, датчика 13 температуры шихты, поступающей на полимеризацию, датчика 14 расхода шихты на полимеризацию.

Определяют текущее заданное значение давления газообразного пропана в основном холодильнике 5

. f4 «Чч . vr/1 т

5

Р„; .(г;Р,,;)+к,.(н--н,.) +

+к

(Т-Т.„: )+ ZIK

W}

&t + К.

1М

.L iL JZ. -1 at

(т -т

iu, uil

)«

(1)

где Р

lUl

liiii

H., H,

т . т

,

Ibli и1-1

мы.

К,,К2,К,,К,К ut.

-начальное значение давления газообразного пропана в основном Холодильнике 5;

-начальное и текущее значения расхода шихты на полимеризацию соответственно;

-начальное и текущее значения уровня жидкого пропана в основном холодильнике 5 соответственно;

-текущее, предыдущее и заданное значения температуры шихты, поступающей на полимеризацию соответственно;

У - постоянные коэффициенты;

i - дискретность и номер шага расчета и выдачи управляющих воздействий соответственно.

С помощью нелинейного звена типа упор ограничивают полученное значение

Р,у,.1Н%;- у- «ин Рч;-Л(

Рр. t I р . - f о

(МИИ 1(Ji-l r,j, IJi-ll Г4МИН

РР-+(Р.

. 4MQKC V V V

где Р . , PJ.;., - текущее и предьщу- /щее ограниченные

мин « макс

заданные значения давления гаэообраз- 10 ного пропана в основном холодильнике 5 соответственHOJ

предьщущее заданное 15 значение давления газообразного пропана в основном холодильнике 5; нижняя и верхняя установки регулятора 18 давления газообразного пропана

20

гы

«yjtt e-lTP.

Ш}

4 мкн

где Tju - начальное значение температуры шихты, подаваемой в осушитель 2; Tjy ..,- предыдущее заданное знаг чение температуры шихты, подаваемой в осушитель 2; Kj - постоянный коэффициент. Ограничивают рассчитанное значение с помощью нелинейного звена типа упор

1«1ц;-1 2И1 4 iuj; ) ,.r 4w} - «Т.

2н11«с«

ТI4-г т-Т

1ыу гМ)(- tыl

,--,),«j;(4)

ЧмокС jUJi-f - 2bi Jx

-Т . Т

2WJM 7«охс

где .; ; ., - текущее и предыдущее ограниченные заданные значения температуры шихты, подаваемой в осушитель 2, соответственно;Т J j, - предельное допустимое значение температуры шихты, подаваемой в осушитель 2.

Из формуша (3) следует, что заданное значение температуры шйх-ты.

иакс

(2)

в основном холодильнике 5 соответственно.

Определение текущего заданного значения давления газообразного пропана в основном холодильнике 5 по формуле (1) дает возможность компенсировать возмущения по каналам Расход шихты на полимеризацию - Температура шихты, поступающей на полиме- гризацию и Уровень жидкого пропана I в основном холодильнике 5 - Температура шихты, поступающей на полимеризацию.

Рассчитывают текущее заданное .значение температуры шихты, подаваемой в осушитель 2,

-Т

ы;),i; мин«

p.

макс ;

.р(3)

- « макс )

подаваемой В осушитель 2, изменяют

ТОЛЬКО тогда, когда задание регулятору 18 давления газообразного пропана в основном холодильнике 5 выходит за уставки. Это позволяет увеличить диапазон регулирования температуры шихты, поступающей на полимеризацию, и исключает возмущения по каналу Температура шихты, подаваемой в осушитель 2 - Температура шихты, поступающей на полимеризацию.

Рассчитывают текущее заданное значение давления газообразного порошка в предварительном холодильнике 1- .

5

П- -21 К,

- Т

2Ы|

(Т

- Т,..;)- it

(5)

где Р,

гы.

-начальное значение давления газообразного пропана в предварительном холодильнике 1;

-текущее значение температуры шихты, подаваемой в осушитель 2; ,

Ky,Kg - постоянные коэффициенты.

Ограничивают рассчитанное значение с помощью нелинейного звена типа

j:

P,,;.,(P-,.:-P,

2V

t мин

21 ,P,.-.-/(P-----P

Ч V

;-,),Рам«н- Рг.-(Р

V махе I Рг«;-1 г -гг

Ч

n-

zv- p

2 мин P,

2 МОКС

де p,

J ,j;

J предыдущее значение давления газообразного пропана в предварительном холодильнике f; текущее и предыдущее ограниченные заданные значения давления газообразного пропана в предварительном холодильнике 1 соответственно; РЧ«ИИ« Р вмагс нижняя и верхняя уставки регулятора 16 давления газообразного пропана в предварительном холодильнике 1 соответственно.

По текущему значению расхода шихы на полимеризацию Е., ; определяют екущее заданное значение уровня ихты -в промежуточной емкости 3

Н

а, b

a-F,ur +

Ъ.

(7)

константы, учитывающие предельно допустимые значения уровня шихты в промежуточной емкости 3 при экстремальных значениях расхода шихть на полимеризацию.

Причем текущее заданное значение уровня шихты в промежуточной ем кости 3 возрастает при уменьшении текущего значения расхода шихты на полимеризацию и-наоборот. Это позволяет создать запас накапливанию шихты в промежуточной емкости 3 в случае сокращения расхода шихты на полимеризацию или запас по расходованию шихты из промежуточной емкости 3 в случае возрастания расхода шихты на полимеризацию.

Сглаживают текущее заданное значение уровня шихты в промежуточной емкости 3:

Oi. H,,; + (1-«,). Н

Ч

.-1

(8)

o Moicc, Н,2; Hg; или

О АДЛУГ - -ЛИН | ,. 1 ,1 ., и

1нп;- -2И- н.

&н.

Ч

(

2 Алакс

(6)

где Н.; H,j , - текущее и предыдущей сглаженные заданные значения уровня-шихты в промежуточной емкости 3; .

i - коэффициент сглаживания ..

Рассчитывают текущие значения верхней Н-; и нижней Н„; уставок сглаженного заданного значения уровня шихты в промежуточной емкости 3 соответственно по формулам

Н,

Н.

Н,

V

+ АН

V

H,ji - дН

V

(9) (10)

где дН - предельно допустимое отклонение уровня шйТты в промежуточной емкости 3 от его сглаженного заданно- го значения.

Сравнивают текущее значение уровня шихты в промежуточной емкости 3 с рассчитанными уставками и при выходе его за уставки определяют текущее значение отклонения уровня шихты в промежуточной емкости 3 от ближайшей уставки

АН,

Hg; HH; о.

- Н - Н

г,

ii

Н,1 Н„. Н,; i HH

(11)

Н„1 i Н„, Н

HI

Л

fti

Сглаживают текущее значение расхода шихты на полимеризацию:

n

+ (1 + :,) Н

ц;-,

(12)

ш; luii -i текущее и предыдущее сглаженные значения расхода шихты на полимеризацию;коэффициент сглаживания, определяемый по формуле

2 ,. 1 ,1 ., и

.

Ч

(13)

71255626

де OC;,„„ ,оСд,а,(р - соответственно минимальный и максимальный коэффициенты сглаживания расхода шихты на полимеризацию.

Определяют текущее заданное знаение расхода шихты в предварительый холодильник 1 по формуле

2uiy

5 где К,,К

Огран с помощь

euiji

Р,..,.;.,ЧРF

MW I i..

214 V гь) uij;

.) гыг;- i

упор

ZllCji-i ) мин

;-, ;-) r jjoKp j

2U.J

UJ.

lUIJ

F,

гы t5

где F,..., F,

7Wji 2UJi-1

2Wji-1

ИЯЧ

макс

соответственно текущее и предьодущее ограниченные заданные значения расхода шихты в предварительный холодильник 1;

предьщущее заданное значение расхода шихты в предварительный холодильник 1;

соответственно нижняя и верхняя уставки регулятора 15 расхода шихты в предварительный холодильник 1.

Сглаживание текущего значения уровня шихты в промежуточной емкости 3 и определение его уставок дает возможность корректировать заданное значение расхода шихты в предварительный холодильник 1 только при скачкообразных изменениях расхода шихты на полимеризацио. Сглаживание текущего значения расхода шихты на полимеризацию позволяет плавно изменять заданное значение расхода шихты в предварительный холодильник 1 и тем самым исключает внесение дополнительньк возмущений в технологический процесс. Использование в этом случае переменного коэффициента сглаживания дает возможность быстрее реагировать на изменения уровня шихты в промежуточной емкости 3, вызванш е резкими измёнен1гями расхода шихты на полимеризацию.

Использование при ограничении заданных значений параметров нелинейного звена типа упор позволяет сразу реагировать на их изменения при входе в уставки.

8

2uiy

F , + К, ЛН;+ЕК,„. ЛН( .ut +

+ К„. (iH;).sign4H;,

CIA)

где К,,К,о,К„

- постоянные коэффициенты.

Ограничивают полученное значение с помощью нелинейного звена типа

) мин

;-, ;-) r jjoKp j

;-,)

UIJ

F,

(15)

гыt5

20

Сигналы, соответствующие ограниченным заданным значениям расхода шихты в предварительньй холодильник 1, давлений газообразного пропана в предварительном холодильнике 1 и в основном холодильнике 5 соответственно выдают с УВМ 6 на регулятор 15 расхода шихты в предварительный холодильник 1, регулятор 16 давления газообразного пропана в этом холо- 25 дильнике и регулятор 18 давления газообразного пропана в основном холодильнике 5. Эти регуляторы по информации от датчика 7 расхода шихты в предварительный холодильник 1, датчика 8 давления газообразного пропана в предварительном холодильнике 1 ,датчика 1 2 давления газообразного пропана в . основном холодильнике 5 проводят указанные параметры к заданньм значениям.

30

Таки образом , существенньми отли- чиями данного технического решения: является то, что измеряя уровень жнд- кого пропана в основном холодильнике 5 и корректируя в соответствии с ним заданное значение давления газообразного пропана в этом холодильнике, улучшают точность стабилизации температуры шихты, поступакмцёй на полимеризацию. Регулируя температуру шихты, поступающей на полимеризацию, путем изменения задания регулятору 16 давления газообразного пропана в предварительном холодильнике 1 при выходе заданного значения давления газообразного пропана в основном холодильнике 5 за уставки, увеличивают диапазон регулирования температуры шихты, поступающей на полимеризацию, Корректируя заданное значение уровня шихты в промежуточной емкости 3 по расходу шихты на полимеризацию, создают запас по накоплению или расходованию шихты в промежуточной ем-

кбсти 3, KoToi ift позволяет плавно регулировать расход шихты в предварительный холодильник 1, Кроме того, изменение задания регулятору 15 расхода шихты в предварительный холо- днльник 1 в зависимости от сглаженного вначения расхода шихты на полимеризацию и значения отклонения уровня шихты в промежуточной емкости 3 от ближайшей уставки сглаженного за- данного значения уровня шихты в промежуточной емкости 3 также исключает внесение возмущений в процесс захо- лаживания резким изменением расхода шихты в предварительный холодильник U Все это существенно повьш1ает точност стабилизации физико-механических показателей каучука и снижает затраты на проведение процесса.

В случае отсутствия датчиков 8 и 12 давления газообразного пропана в холодильниках 1 и 5 в соответствии с ограниченным заданным значением температуры шихты, подаваемой в осушитель 2, с УВМ 6 может выдаваться управляющее воздействие на регулятор этой температуры, А в зависимости от расхода шихты на полимеризацию и отклонения температуру шихты, по- ступакицей на полимеризацию от заданной - на регулятор 17 уровня жидкого пропана в основном холодильнике 1. 1

Проверка данного способа показала что расход стабилизатора при получении одной тонны каучука снизился на 2,05%, а расход тепла-на 1 ,3%,что приводит к снижению себестоимости каучука.

Редактор Н.Гунько

Составитель В.Шувалов Техред М.Ходанич

Заказ 5591 Тираж 470Подписное

ВНИИШ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор М.Максимишинец