Устройство для автоматического регулирования концентрации мономера в шихте Советский патент 1981 года по МПК C08F2/00 G05D27/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МОНОМЕРА В ШИХТЕ

1

Изобретение относится к автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано в производстве синтетического каучука.

Известно устройство для автоматического регулирования концентрации мономера в шихте, содержащее датчик расхода мономера, соединенный через регулятор расхода мономера с исполнительным механизмом на линии мономера в колонну азеотропной осушки, датчик расхода возвратной фракции, соединенный через регулятор расхода возвратной фракции с исполнительным механизмом на линии возвратной фракции в колонну азеотропной осушки, датчики расхода шихты по батареям, соединенные с входами блока определения суммарной нагрузки и через соответствующие регуляторы расхода шихты по батареям с исполнительными механизмами на линиях к соответствующим батареям реакторов, датчик концентрации изопрена в потоке, мономера, датчик концентрации изопрена в возвратной фракции, датчик концентрации изопрена в шихте 1.

Однако это устройство характеризуется специфическими особенностями процесса приготовления и подачи шихты - частные изменения расхода нагрузок) по батареям, значительным транспортным запаздыванием из-за большой удсьпенности от процесса по лимеризации и инерционностью процесса полимеризации, что в целом влияет на точность работы устройства, снижая ее.

Наиболее близким к предлагаемому

10 является устройство для автоматического регулирования концентрации мономера в шихте, содержащее датчик концентрации мономера в шихте, выход которого соединен со входом бло15ка опреде.г.ения заданий, регулятора расхода мономеров, и датчики расхода шихты по батареям, выходы которых соединены со входами блока определения суммарной нагрузки, дат20чик уровня куба колонны, выход которого соединен со входом регулятора уровня 2.

В известном устройстве применяются датчики непрерывного анализа со25става продуктов, однако часто химический состав в смеси может быть измерен только дискретными анализаторами. В этих случаях работа устройства характеризуется невысокой точ30ностью, причем увеличение дискретности анализа увеличивает динамические отклонения.

Целью изобретения является повышэние точности регулирования концентрации мономера в шихте.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее датчик концентрации мономера в шихте, выход которого соединен со входами блока определения заданий, регулятора расхода мономеров и регулятора расхода возвратной фракции, датчики расхода шихты по батареям, выходы которых соединены со входами блока определения суммарной нагрузки, датчик уровня куба колонны, выход которого соединен со входом регулятора уровня дополнительно снабжено блоком вычитания и блоком умножения, причем вход блока вычитания соединен с выходом датчика концентрации мономера в шихте, выход блока вычитания соединен с первым входом блока умножения, второй вход блока умножения соединен с выходом блока определения суммарной нагрузки, а выход блока умножения соединен со входом регулятора уровня.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит колонну 1 азеотропной осушки шихты, регулятор 2 уровня куба колонны, насос 3 подачи шихты на полимеризационные батареи , датчики 4 расхода шихты по батареям, регуляторы 5 расхода шихты по батареям, датчик 6 концентрации мономера в шихте, датчик 7 концентрации мономера в потоке мономера датчик 8 концентрации мономера в возвратной фракций,датчики 9 расхода мономера, датчики 10 возвратной фракции регуляторы 11 и 12 расходов,исполнительные механизмы 13 и 14 на соответствующих потоках,блок 15 определения суммарной нагрузки, блок 16 определения разности концентраций мономера в потоке мономера и возвратной фракции, блок 17 определения разности концентраций мономера в шихте в возвратной фракции, блок 18 определения задания регулятору расхода мономера, блок 19 определения задания регулятору расхода возвратной фракции, блок 20 вычитания, блок 21 умножения, датчик 22 уровня куба колонны и исполнительные механизмы 23 и 24 на трубопроводах расхода шихты на батареи и из куба колонны соответственно. .

Мономер и возвратная фракцир поступают на колонну 1 азеотропной осушки, откуда насосом 3 осушенная шихта подается на полимеризацию. Реакция полимеризации изопрена в батарее реакторов под действием катализатора и температуры, после чего раствор полимера дезактивируется, заправляется антиоксидантами и постпает на отгонку иезаполимеризовавшегося мономера и растворителя. Отогнанный мономер и растворитель (возвратная фракция) возвращаются на приготовление шихты, а полимер - на с сушку, брикетирование и упаковку. Устройство для автоматического регулирования концентрации мономера в ыцхте работает следующим образом.

Блок 15 определения суммарной нагрузки по сигналам с датчика 4

расхода шихты по батареям формирует сигнал, пропорциональный суммарному р асходу шихты по выражению

р,«-- sp

где выходной сигнал с блока 15; PI - выходной сигнал датчика 4 расхода шихты i батареи;

п - число батарей (п 2-4). Блок 16 вычитания, определяющий разность концентраций, например изопрена в потоке мономера и возвратной фракции, формирует выходной сигнал, пропорциональный разности концентраций,

P-f6 РТ - Pg/

где P-J и Pg - выходные сигналы датчиков 7 и 8 соответственно. Блок 17,

определяющий разность концентраций изопрена в шихте, и возвратной фрак ции, формирует выходнойсигнал, пропорциональный разности концентраций

Рб - Pg

П

где PJ и Pg - выходные сигналы датчиков 6 и 8 соответственно.

Блок 18,. определяющий задания регулятору 11 расхода мономера, формирует выходной сигнал путем деления выходных сигналов блоков 16 и 17 и умножения полученной величины на выходной сигнал блока 15

Р 1«- , р

49 5-

Блок 19, определяющий задания регулятору 12 расхода возвратной фракции, формирует выходной сигнал в п соответствии с выражением

Р-19

где Р|5 и выходные сигналы блоков 15, и 18.

Блок 20 вычитания, определяющий длительность анализа датчика концентрации, формирует следующий выходной сигнал:

РЙО Рб,2. - Рб,-« ,

где и Рб,- - сигналы задатчиков концентрации мономера в шихте конца и начала анализа соответственно.

Блок 21 умножения, определяющий

задание регулятору уровня куба колонны азеотропной осушки, Формирует выходной сигнал путем умножения выходных сигналов блоков 20 и 15 Р2Н -- 20- Расход шихты на батарею реакторов стабилизируется регулятором 5, соединенным с датчиком 4 рас хода шихты на батарею и воздействующим на исполнительный механизм 23, установленный на линии подачи шихты на соответствующую батарею реакто Расход в возвратной Фра ции на колонну 1 cтaбилизиJэyeтcя со ответственно регуляторами 11 и 12, соединенными с датчиками расходов 9 и 10 и исполнительными механизмами 13 и 14 на соответствующих линия Уровень куба колонны 1 стабилизируется регулятором 2, соединенным с датчиком уровня 22 и исполнительным механизмом 24 на трубопроводе подачи шихты насосом 3 из куба коло ны 1 . Регуляторы 2,5 11 и 12 являются типовыми пи-регуляторами с настройками, обеспечивающими устойчивую ра боту. Регулирование концентрации мо номера в шихте осуществляется однов ременным изменением расхода мономер и возвратной фракции, причем при изменении концентрации мономера в ших в сторону увеличения устройс ;ю уме шает расход мономера и увеличивает расход возвратной фракции таким обр зом, чтобы суммарный расход мономера возвратной фракции равнялся общему расходу шихты. При уменьшении концентрации мономера в потоке возвратной фракции устройство одновременно увеличивает расход мономера и уменьшает расход возвратной фракции и наоборот. При увеличении расходов шихты по батареям одновременно увеличиваются расходы мономера, возвратной фракции и уровень куба колонны 1 азеотропной осушки и наоборот. Изменени-е уровня куба при изменении расхода шихты приводит к.стабилизации постоянной емкости смешения и улучшению динамических свойств системы управЛенин в целом. При изменении времени дискретности анализа состава мономера в шихте изменяется постоянная емкости смешения и уровень куба колонны 1, причем с увеличением времени дискретности постоянная емкости и уровень увеличиваются и наоборот. Использование предлагаемого способа позволяет повысить точность регулирования концентрации мономера в шихте за счет меньшего времени переходного процесса. Формула изобретения Устройство для автоматического регулирования концентрации мономера в шихте, содержащее датчик концентрации мономера в шихте, выход которого соединен со входами блока определения заданий, регулятора расхода мономеров и регулятора расхода возвратной фракции, датчики расхода шихты по батареям выходы которых соединены со входами блока определения судв арной нагрузки, датчик уровня куба колонны, выход которого, соединен со входом регулятора уровня, отличающееся тем, . что, с целью повышения точности регулирования концентрации мономера в шихте, оно снабжено блоком вычитания и блоком умножения, причем вход блока вычитания соединен с выходом датчика концентрации мономера в шихте, выход блока вычитания соединен с первым входом блока умножения, второй вход блока умножения соединен с выходом блока определения суммарной нагрузки, а выход блока умножения соединен со входом регулятора уровня. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Испирьян Э.М, Автоматическое егулирование некоторых основных реимных параметров процесса полимеизации изопрена. Автоматизация и контрольно-измерительные приборы. ып. 11-12. М., ЦНИИТЭНнефтехим, 1970. с . 1-4-. 2.Авторское свидетельство СССР 658136, кл. С 08 F 2/00, 1977 (прототип).