Способ управления процессом водной дегазации изопренового каучука Советский патент 1992 года по МПК G05D27/00 C08C2/06 

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов производства синтетических каучуков, а конкретно - водной дегазации каучука, и может быть использовано в производстве СКИ и других производств в химической и нефтехимической промышленности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ управления процессом водной дегазации каучука путем сортировки крошки каучука по зонам в зависимости от размеров (диаметров) частиц, определения частости каждой зоны и изменения соотношения расходов пар - полимеризат в зависимости от отклонения среднего размера крошки каучука зоны с максимальным значением частости от заданного значения размера.

Недостатком известного способа является недостаточно высокое качество дегазации и связанное с этим снижение качества обрабатываемости каучука на стадии выделения и сушки каучука, т.к. в способе подача антиагломератора не увязана с размерами дегазируемой крошки каучука.

Целью изобретения является повышение качества дегазации и снижение расхода антиагломератора. Положительный эффект заключается в увеличении содержания крошки каучука с оптимальными размерами частиц и за счет этого соответственно увеличение точности регулирования остаточного содержания углеводородов в крошке каучука и уменьшение расхода антиагломератора на тонну каучука.

Ч

Х|

кэ

XJ

ю ы

На чертеже приведена блок-схема для реализации способа в производстве каучука СКИ-3,

На чертеже изображены: дегазатор 1, датчик 2 расхода полимеризата, контур регулирования расхода пара, состоящий из датчика 3, регулятора 4, клапана 5, контур регулирования расхода раствора антиагло- мератора, состоящий из датчика б, регулятора 7, клапана 8, датчик 9 температуры дегазации, датчик 10 давления паровой фазы, датчик 11 размера крошки каучука (при отсутствии датчика размер крошки определяется лабораторным методом) и управляющая вычислительная машина (УВМ) 12.

Потоки полимеризатэ, пара и циркуляционной воды подают через крошкообразо- ватель в дегазатор 1. В крошкообразователе полимер, содержащийся в полимеризате, разбивается поддействием пара на крошку, из которой отгоняется в крошкообразователе основная часть улеводородов, а остальная часть - в дегазаторе, Экспериментальные исследования показали, что при увеличении соотношения расходов пар - полимеризат уменьшаются размеры дегазируемой крошки каучука, увеличивается пористость крошки и, следовательно, увеличивается поверхность контактирования частиц, через которую происходит диффузия остаточных углеводородов крошки с раствором.

Размеры крошки должны быть в пределах, требуемых технологическим регламентом, т.к. при больших размерах крошки ухудшается качество дегазации за счет мало развитой поверхности контактирования, При малых же размерах крошки происходит засасывание частиц крошки паровым потоком, отводимым с верха дегазатора через фильтры на конденсацию паров. При этом возможны случаи забивки фильтров крошкой, что нарушает ритмичность работы агрегатов дегазации.

Косвенным показателем забивки фильтров (а следовательно, и образования мелкой крошки) является давление паровой фазы, которое увеличивается при забивке фильтров.

Циркуляционная вода, подаваемая в крошкообразователь на смешение с потоками пара и полимеризата, предварительно заправляется антиагломератором, приготовленным на основе, например, стеариновой кислоты. Амтиагломератор покрывает поверхность частиц каучука пленкой и препятствует комкованию (слипанию частиц) каучука.

Чем больше развита поверхность контактирования крошки, тем больше должна быть дозировка антиагломератора.

Таким образом, формирование крошки

каучука (размеры и структура), а следовательно, и качество дегазации ее существенно зависят от подачи пара и антиагломератора,

Дегазированная крошка каучука, содержащая незначительное количество остаточных углеводородов, отводится из куба дегазатора 1 в виде пульпы (взвесь крошки в воде) на последующие стадии производства каучука - выделения и сушку.

Управление процессом водной дегазации каучука осуществляют следующим образом: отбирают постоянную по объему пробу пульпы каучука, например, с периодичностью 1 раз в 30 мин. Измеряют датчиком 11 размеры крошки каучука (либо определяют размеры лабораторным методом), Информацию с датчиков 2, 3, 9, 10, 11 соответственно расхода полимеризата, расхода пара, температуры дегазации, давления паровой фазы, размеров крошки каучука подают в УВМ 12. Измеренное значение размера d (например, диаметра) крошки сравнивают с верхним dBj и нижним dm допустимыми пределами i-той зоны:

dH| d dBi ,(1)

где i - номер зоны, I 1,2,.,,,п; п - количество зон.

При этом, если условие (1) не выполняется, увеличивают номер зоны и сравнивают измеренное значение d размера крошки с верхним dei+ч и нижним dm-H допустимыми пределами следующей зоны.

Если условие (1) выполняется, то производят счет частиц, соответствующих верхнему и нижнему допустимым пределам анализируемой зоны. Таким образом, сортируют крошку по ее размерам.

Определяют частость п каждой зоны по формуле:

r;- NI

Ј

(2)

где NI - количество частиц, соответствующих верхнему и нижнему допустимым пределам -ой зоны.

Выбирают максимальное значение частости Гтах и запоминают номер Nmax зоны с максимальным значением частости.

Определяют средний размер dcp крошки каучука в зоне с максимальным значением частости:

i

jmax

d CD -

(3)

срк

где J - номер крошки в зоне;

К - количество частиц в зоне, Определяют отклонение среднего размера крошки каучука от заданного значения:

Ad dcp - йзад,(4)

Формируют коррекцию А Кп - пт 1 заданного соотношения расходов пар - пол- имеризат в зависимости от найденного отклонения Ad, например по ПИ - закону регулирования:

t

10

15

где Кп-пт° - начально заданное значе соотношения расходов пар - полимери По информации с датчиков 2 и 3 ходов Опт и Gnap соответственно полим зата и пара определяют текущее значе соотношения расходов пар - полимери

GnapfQ

п - птг (У)

опт

Определяют отклонение текущего чения соотношения расходов пар - поли ризат от его скорректированного заданн значения:

А Кп-пт Кп-пт-Кп-птзал (Ю) Формируют коррекцию А Оан1 зад ного значения дозировки антиагломерат в зависимости от отклонения соотноше расходов пар - полимеризат:

А Кп-пт, Kni Ad Кит + j Ad dt, л п ., л., к г А к1о20 А иащ - К.П4 ЛКп-пт+ К-и4 J А К-п-пт

0

5

где Кп-пт° - начально заданное значение соотношения расходов пар - полимеризэт. По информации с датчиков 2 и 3 рас ходов Опт и Gnap соответственно полимери- зата и пара определяют текущее значение соотношения расходов пар - полимеризат:

GnapfQ

п - птг (У)

опт

Определяют отклонение текущего значения соотношения расходов пар - полимеризат от его скорректированного заданного значения:

А Кп-пт Кп-пт-Кп-птзал (Ю) Формируют коррекцию А Оан1 заданного значения дозировки антиагломератора в зависимости от отклонения соотношения расходов пар - полимеризат:

dt,

Сущность изобретения: измеряют температуру дегазации, давление паровой фазы, размеры дегазируемой крошки каучука, изменяют соотношение пар-полимеризат в зависимости от температуры дегазации, средний размер крошки каучука с максимальным значением частоты и стабилизируют дозировку антиагломератора, при этом корректируют соотношение расходов пар- полимеризат по отклонению давления паровой фазы от заданного значения и корректируют дозировку антиагломератора в зависимости от соотношения пар-полимеризат и отклонения среднего размера крошки каучука зоны с максимальным значением частоты от заданного значения. 1 ил. (Л

(5)

где К гц, Ки - настроечные параметры регулятора;

t-время интегрирования.

При этом при положительном значении Ad увеличивают заданное значение соотношения расходов пар - полимеризат и наоборот.

Формируют коррекцию ЛКп-пта заданного соотношения расходов пар - полимеризат по отклонению температуры Т дегазации от заданного значения Тзад:

д., ,, Tj-if ( л т н гк ic гДе к°5 КИБ - настроечные параметры

АКп-пт2 Кп2 ЛТ + КИ2 J AT dt, (6J 35

регулятора, константы.

где Kna 1 КИ2 - настроечные параметры регулятора;

А Т Тзад - Т.

Формируют коррекцию А Кп- птз за данного соотношения расходов пар - полимеризат обратно пропорционально изменению давления паровой фазы относительно его заданного значения, т.к. изменение давления характеризует изменение крошки в перерыве между отборами проб:

А Кп-птз КПЗ (Рэад-Р).(7)

где Рзад, Р - заданное и текущее значения давления паровой фазы;

Кпз константа,

Определяют скорректированное значение Кп-птзая заданного соотношения расходов пар - полимеризат:

Кп-пт + Л А К п - пт | , (8)

I 1

(11)

где Кг,4 , Ки4 настроечные параметры ре- гулятора, константы.

Формируют коррекцию A DaH2 заданного значения дозировки антиагломератора в зависимости от отклонения A d среднего размера крошки каучука от заданного зна- чения:

ADaH2 КП5 Ad+ К„5 / Ad.dt (12)

регулятора, константы.

Определяют скорректированное значение заданной дозировки антиагломератора по формуле:

Озад PL о , ан - иан +

i D3HI

I 1

(13)

По информации с датчика 2 расхода пол- имеризата определяют управляющее воз- 45 действие СПарзад на расход пара:

Спар3ад Кп-пт3ад Спт

(14)

и управляющее воздействие 6Янзад на расход антиагломератора:

.ззд Сзпт Спол ri 33Д

Ьанг иан

W3H

ч15)

Изобретение иллюстрируется следующим примером его выполнения. 55Отбирают пробу пульпы каучука, которая содержит, например, десять частиц следующих размеров 12, 10, 7, 8, 14. 17. 19, 15. 6 мм.

Сортируют частицы по размерам, например с помощью калибровочных сит с диаметрами отверстий 5, 10, 15, 20 мм.

Первоначально пробу пульпы подают на сито с ячейками наименьшего диаметра (5 мм), затем оставшуюся часть пробы подают на сито с ячейками 10 мм и т.д. Таким образом, пробу сортируют по зонам с соответствующими размерами Определяют частость каждой зоны по формуле:

Ni

п

Ml

i 1

10

0

Г2

,5

гз

3

10

0,3

Г5:

0 10

О

Выбирают максимальное значение частоты: Гтах 0,5 второй зоны. Определяют средний размер частиц крошки каучука в зоне с максимальной частостью.

н 6+7+8+9 +10 dcp

8

Определяют отклонение среднего размера частиц крошки от заданного значения

A d dep-daafl

A d 8-12 -4.

Определяют коррекцию соотношения расходов пар - полимеризат в зависимости от отклонения A d, Например, по пропорциональному закону регулирования

А Кп-пт1 0,01-Ad 0,01 (-4) -0.04, где 0,01 - коэффициент пропорциональности.

Определяют коррекцию соотношения расходов пар - полимеризат по отклонению температуры дегазации от заданного значения. При этом допустим Т 105°С, Тзад 106°С.

0

5

0

ДКп-пт2 -0,02 (Тззд -Т)-0.02-1 0,02.

Определяют коррекцию соотношения расходов пар- полимеризат по отклонению давления паровой фазы от его заданного значения. При этом допустим

р 9 Ч кгс р о п кгс г Ј,,о , г зад t,u 5 ,

АКп-птз 0.05 (2-2,3) -0,015

Определяют скорректированное значение заданного соотношения расходов пар - полимеризат:

К3п84-пт -о,04 + 0,02 - 0.015 + 0,3 0,265. Определяют текущее значение соотношения расходов пар - полимеризат по измеренным расходом пара и полимеризата. При этом допустим:

Gn- Ют/час,

Спт 30 т/час.

Кп-г

Определяют отклонение текущего соотношения пар - полимеризат от его скорректированного значения:

А Кп-пт Кп-пг - Кп-птэад - 0,3-0,265 0,035.

Определяют коррекцию заданной дозировки антиагломератора по отклонению АКп-пт, например, по пропорциональному закону регулирования:

Д DBHI-- 2,0-0,035 0,07, где 2,0 - коэффициент пропорциональности.

Определяют коррекцию заданной дозировки антиагломератора пропорционально отклонению среднего размера частиц крошки каучука от его заданного значения:

A DaH2 0,01 -Ad 0,01-(-4,0) -0,04Определяют скорректированное значение заданной дозировки антиагломератора:

Оззд г, о , v1 г ан - Оан + У D ан |

Оанзад 8,5 + 0,07 - 0,04 8,55 Определяют управляющее воздействие на расхсц пара

Кп-пт3ад 6ПТ 0,265 -30 7,95 т/час.. .

Определяют управляющее воздействие на расход антиагломератора:

5

Сан

зан

бпт Спол

Сан 1000

30-12

Оаи3ад

7,95 0,95 т/час

обратно пропорционально изменению давления паровой фазы против его заданного значения, корректируют дозировку антиагломератора в зависимости от изменения соотношения расходов пар-полимеризат и отклонения среднего размера крошки каучука зоны с максимальным значением частости от заданного значения размеров, причем при увеличении соотношения расхо0 дов пар - полимеризат и (или) увеличения отклонения среднего размера крошки каучука зоны с максимальным значением частости против заданного размера ее увеличивают дозировку антиагломератора и

5 наоборот.

растёоритёдь