Устройство автоматического управления процессом растворной полимеризации Советский патент 1980 года по МПК C08F2/00 G05D27/00 

Изобретение относится к об.ласти , автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано в процессах полимеризации олефинов в среде жидкого мономера. Известно устройство автоматическо го управления процессом растворной полимеризации, содержащее датчики расхода и концентрации, установленные на линии подачи мономера в реактор, и датчики расхода и концентра-, ции, установленные на линии отвода непрореагировавшёго мономера, связан ные через блоки умножения со входами блока определения скорости реакции, другой вход которого соединен через блок дифференцирования с датчиком температуры, установленным в реакторе. Выход блока определения скорости реакции через блок сравнения соединен с регулятором расхода катализа тора Щ . Недостатком известного устройства является низкая точность регулирования концентрации полимера в реакцион ной зоне, поскольку не учитывается колебание плотности жидкого мономера при. изменении соотношения температур и давлений в реакторе и в линии пода чи мономера в реактор. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство автоматического управления процессом растворной полимеризации, содержащее датчики температуры и давления, установленные в реакторе и на трубопроводе подачи мономера в реактор, соединенные со входами блока коррекции, при этом один из входов блока коррекции соединен с блоком определения скорости реакции, выход блока коррекции через блок сравнения соединен с первым входом регулятора расхода, второй вход и выход регулятора расхода катализатора соединены соответственно с датчиком расхода катализа ора и с исполнительным механизмом, установленными на трубопроводе подачи катализатора в реактор,При этом на линии выгрузки суспензии из реактора установлен датчик расхода, связанный с блоком определения скорости реакции 2 . Извест ное устройство не обеспечивает достаточной производительности процесса полимеризации, поскольку измерение расхода суспензии на выходе из реактора осуществляется со значительной в ряде случаев ошибкой, которая определяется тем, что суспензия может сильно изменить, свойства датчика расхода за счет налипания полимера на поверхности датчика при контактном способе, измерения, а при бесконтактном способе измерения ошибка возникает за счет изменения свойств суспензии при изменений в ней объемной доли полимера.

Целью изобретения является повышение производительности процесса полимеризации за счет увеличения точности регулирования.

Указанная цель достигается тем, что известное устройство автоматического управления процессом растворной полимеризации, содержащее датчики температуры и давления, установленное в реакторе и на трубопроводе подачи мономера в реактор, соединенные со входами блока коррекции, выход которого через блок сравнения соединен с первым входом регулятора расхода катализатора, второй вход и выход регулятора расхода катализатора соединены соответственно с датчиком расхода катализатора и q исполнительным механизмом, установленными на трубопроводе подачи катализатора в реак тор, блок определения скорости реакции, снабжено блоком коррекции скорости реакции и датчиком концентрации полимера, установленным в реакторе , при этом первые и вторые входы блоков определения и коррекции скорости реакции соединены с датчиками концентрации полимера и температуры, выход блока коррекции скорости реакции соединен с третьим входом блока определения скорости реакции, а выход блока определения скорости реакции -соединен с третьим входом блока коррекции.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства управления процессом растворной полимеризации; на фиг. 2 блок-схема блока коррекции скорости реакции.

Устройство управления процессом -растворной полимеризации содержит датчик 1 температуры и датчик 2 давления, установленные на трубопроводе 3 подачи мономера в реактор 4, в котором установлены датчик 5 температуры, датчик б давления и датчик 7 концентрации полимера. Выход датчика 5 температуры соединен с первым входом блока 8 коррекции скорости реакции, второй вход которого соединен с датчиком 7 концентрации полимера,а выход блока 8 коррекции скорости реакции соединен с третьим входом блока 9 определения скорости реакции, второй и первый входы которого соединены соответственно с датчиком 7 концентрации полимера и с датчиком 5 температуры. Выход блока 9 определения скорости реакции соединен с первым входом блока 10 коррекции, второй вход которого соединен с датчиком 5 температуры, третий вход с датчиком 6 давления, четвертый вход - с датчиком 1 температуры, пятый вход - с датчиком 2 давления.

Выход блока 10 коррекции через блок 11 сравнения соединен с первым входом регулятора 12 расхода, второй вход которого связан с. датчиком 13 расхода, установленным на трубопроводе 14 подачи катализатора в реактор 4. На трубопроводе 14 также установлено исполнительное устройство 15 связанное с выходом регулятора 12 расхода.

Блок 8 коррекции скорости реакции содержит блок памяти 16, выходы которого связаны с первым входом блока 17 определения ошибки концентрации полимера, с первым входом блока 18 определения ошибки температуры в реакторе и со входом блока 19 опреде-. ления концентрации катализатора в реакционной зоне, выход которого связан с первым входом коммутатора 20 и со вторым входом блока 17 определения ошибки концентрации полимера, а также со вторым входом блока 18 определения ошибки температуры в реакторе. Третий вход блока 17 определения ошибки концентрации полимера через первый усилитель 21 связан с первым входом сумматора 22, а выход блока 18 определения ошибки температуры в реакторе через второй усилитель 23 связан со вторым входом сумматора 22, выход которого через блок сравнения 24 соединен со вторым входом коммутатора 20 определения скорости реакции.

Устройство управления процессом растворной полимеризации работает следующим образом.

При постоянстве плотности и состава жидкого монЬмера в трубопроводе 3 и постоянстве активности катализатора в трубопроводе 14 блок 8 коррекции скорости реакции по сигналам от датчика 5 температуры и датчика 7 концентрации полимера формирует сигнал следующим образом (см. фиг.2) Сигнал от датчика 5 температуры поступает на первый вход блока памяти 16 и одновременно на третий вход блока 18 определения ошибки температуры в реакторе, а сигнал от датчика 7 концентрации полимера поступает на второй вход блока памяти 16 и одновременно на третий вход блока 17 определения ошибки концентрации полимера. Запомненные сигналы с выхода блока памяти 16 поступают одновременно на первый вход блока 17 определения ошибки концентрации полимера, первый вход блока 18 определения ошибки температуры в реакторе и вход блока 19 определения концентрации катализатора в реакционной зоне, выходной сигнал которого, пропорциональный текущему значению концентрации катализатора в реакционной зоне, поступает одновременно на второй вход блока 17 определения ошибки концентрации полимера и второй вход блока 1.8 определения ошибки температуры в реакторе. В блоке 17 9пределения ошибки концентрации полимера с использованием сигналов с выхода блока памяти 16 и с выхода блока 19 определения концентрации катализатора в реакционной зоне определяется текущее значение концентрации полимера в реакторе, в результате чего на выходе блока 17 вырабатывается сигнал, пропорциональный ошибке определения концентрации полимера в реактора 4. В блоке 18 определения ошибки температуры в реакторе с использованием сигналов с выхода блока памяти 16 и с выхода блока 19 определения концентрации катализатора в реакционной зоне определяется текущее значение температуры в реакторе 4, сравнивается с измеренньлм значением температуры в реакторе 4, в результате чего на выходе блока 18 вырабатывается сигнал, пропорциональный ошибке определения температуры в реакторе 4. Выходной сигнал блока 17 определения ошибки концентрации полимера, усиленный в первом усилителе 21, поступает на первый вход сумматора 22, где суммируется с поступившим на второй вход усиленным вторым усилителем 23 выходным сигналом блока 18 определения ошибки температуры в реакторе.Выходной сигнал сумматора 22, пропорциональный текущему значению приведенной ошибки, поступает на вход блока сравнения 24, где сравнивается с заданным значением приведенной ошибки. Выходной сигнал блока сравнения 24 поступает на второй вход коммутатора 20, на первый вход которого по- ступает выходной.сигнал блока 19 определения концентрации катализатора в реакционной зоне. В случае, когда значение приведенной ошибки, полученное в сумматоре 22, больше заданного значения, выходной сигнал коммутатора 20 не формируется, а работа блока 8 коррекции скорости реакции продолжается, как описано выше. В случае, когда значение приведенной ошибки, полученной в сумматоре 22, меньше или равно заданному значению, на выходе коммутатора 20 формируется сигнал, равный выходному сигналу блока 19 определения концентрации катализатора в реакционной зоне, который используется далее в качестве сигнала коррекции, поступающего на третий вход блока 9 определения скорости реакции (см. фиг. 1), на второй вход которого поступает сигнал от датчика 7 концентрации полимера, а на первый вход - сигнал от датчика 5 температутры. Выходной сигнал из блока 9 определения скорости реакции, проходя

через блок.10 коррекции, без изменения подается на блок 11 сравнения, где текущая скорость реакции сравнивается с заданной и в зависимости от их разницы, меняется задание регулятору 12 расхода катализатора,управляющему исполнительным устройством 15, которое изменяет подачу катализатора в реактор 4 до тех пор, пока текущая скорость реакции не сравнивается с заданной.

0

При изменении плотности и (или) состава жидкости мономера в трубопроводе 3 и (или) активности катализатора в трубопроводе 14, в соответствии с изменением сигналов от датчика

5

5температуры и датчика 7 концентрации полимера изменяется величина выходного сигнала блока 8 коррекции скорости реакции, в результате чего изменяется выходной сигнал блока 9

0 определения скорости реакции, поступающий на первый вход блока 10 коррекции, В соответствии с изменением выходного сигнала блока 9 определения скорости реакции, а также с изменением сигналов датчиков темпера5туры 1 и 5 и датчиков давления 2 и

6изменяется выходной сигнал блока 10 коррекции, пропорциональный скорректированному значению текущей скорости реакции. Этот сигнал поступаDет на вход блока-11 сравнения, где текущая скорость реакции сравнивается с заданной, и, в зависимости от их разницы, меняется задание регулятору 12 расхода катализатора, управ5лякмцему исполнительным устройством 15, которое изменяет подачу катализатора в реактор 4 до тех пор, пока текущая скорость реакции не сравняется с заданной. За счет того, что в

0 устройство автоматического управления процессом растворной полимеризации введен блок коррекции скорости

.реакций, выполненный по описываемой схеме, стало возможным повысить производительность процесса полимери5зации, так как появилась возможность исключить из устройства управления процессом полимеризации датчик расхода суспензии на выходе из реактора, являкщийся в ряде случаев источником

0 погрешности определения скоростиреакции, выступающей основной характеристикой процесса полимеризации. Описываемое устройство управления позволяет определить скорость реак5ции, основываясь на знании состояния процесса вместо косвенного вычисления скорости реакции по расходам мономера на входе в реактор и суспензии на выходе из реактора.

0

Формула изобретения

Устройство автоматического управления процессом растворной полимери65

эациИг содержащее датчики температуры и давления, установленные в реакторе и на трубопроводе подачи мономера в реактор, соединенные со входа ми блока коррекции, выход которого через блок сравнения соединен с первым входом регулятора расхода Катализатора, второй вход и выход регуля тора расхода катализатора соединены соответственно с датчиком расхода катализатора и исполнительным механизмам, установленными на трубопроводе подачи катализатора в реактор, блок определения скорости реакции, отлича:ющееся тем, что, с целью повышения производительности процесса полимеризации за счет увеличения точности регулирования,оно снабжено блоком коррекции скорости

реакции и датчиком концентраций полимера, установленным в реакторе,при этом вторые и первые входы блоков определения и коррекции скорости реакции соединены с датчиками концентрации полимера и температуры-, выход блока коррекции скорости реакции соединен с третьим входом блока определения скорости реакции, а выход блока определения скорости реакции соединен с третьим входом блока коррекции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3130187, кл. 260-94.9, 21.04.64.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 488194, кл. G 05 D 21/00, 16.04.74.