Способ автоматического управления процессом полимеризации этилена в трубчатом реакторе

Способ автоматического управления процессом полимеризации этилена в трубчатом реакторе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ЭТИЛЕНА В ТРУБЧАТОМ РЕАКТОРЕ, заключающийся в стабилизации температуры реакционной смеси в трубчатом реакторе в точке, где температура достига-. ет максимального значения, путем воздействия на расход инициатора, пост пакмего в трубчатый реактор, о т л йчающийся тем, что, с целью повышения стабильности индекса расплава получаемого полиэтилена измеряют расход инициатора на входе в трубчатый peeiKTOp 9 момент переключения регулятора температуры на asTciматический режим работы после стабилиэации процесса, находят коэффициент усиления регулятора температуры, соответствующий оптимальной настройке регулятора температуры в момент переключения его на автоматический i режим рабоуы, находят по показаниям f датчиков температуры по длине реактора расстояние от начала трубчатого реактора до точки, где температура достихает максимального значения, определяют время запаздывания дЬижения инициатора от датчика расхода инициатора до искомой точки, опре|Деляют коэффициент усилени.я трубчатого реактора и в зависимости от полученного значения корректируют расход инициатора. СП со О :о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Э,И Л

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСНОМУ СВИДВТИЬСТВУ (21) 3368396/23-05

; (22) 18 ° 11. 81 . (46) 07.05. 83. Бюл. Р 17 (72) В. В. Баршунин, Б. В. Вольтер и A.Ý.Ñoôèåâ (71) Государственный всесоюзный центральный ордена Трудового Красного

Знамени научно-исследовательский институт комплексной автоматизации (53) 66.012-52(088.8) (56) 1. Патент С!Ж 9 3728085, кл. С 08 т". 1/98, 1973 °

2..Lagarrigne J..М.: Tauszig D., Tosser A., V"..iQisation d un catcu-.

Eateur pour Ra conduite d un .procede

de ргойис 1оп de f>otyeOhyPene.

"Mesure — Regu(/ation. Automatism", 1975, 9 6, 39-51 (прототип).

/ (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ÝTÈЛЕНА В ТРУБЧАТОМ РЕАКТОРЕ, заключаю-. щийся в стабилизации температуры реакционной смеси в трубчатом реакторе в точке, где температура достига-. ет максимального значения, путем воз,.SU;;„A.3(51) C 08 F 110/02; G 05 9 27 00 действия на расход инициатора, пост 7"пакщего в трубчатый реактор, о т л йчающий с я тем, что, с целью повышения стабИльности индекса распI лава получаемого полиэтилена измеряют расход инициатора на входе в трубчатый реактор в. момент переключения регулятора температуры на автЬматический режим работы после стаби-" лизации процесса, находят коэффициент усиления регулятора температуры, соответствующий оптимальной настрой" ке регулятора температуры в момент переключения его на автоматический режим работы, находят по показаниям r .датчиков температуры по длине реак-, тора расстояние от начала трубчатого Я реактора до точки, где температура достигает максимального значения, определяют время запаздывания движения инициатора от датчика расхода инициатора до искомой точки, опре деляют коэффициент усиления трубча- с того реактора и в зависимости от по- ф ® лученного значения корректируют расход инициатора.

1016303

Изобретение относится к автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано в производстве полиэтилена методом высокого давления в трубчатом реакторе.

Известен способ автоматического управления процессом полимеризации этилена в трубчатом реакторе, заключающийся в изменении расхода инициатора на входе в трубчатый реактор в зависимости от величины температу- 10 ры в,наиболее интенсивной зоне реакции (1 Q.

Однако известный способ не может обеспечить качественное управление ,процессом, так как он не учитывает 15 колебания входных параметров процессаа

Наиболее близким к предлагаемому. является способ автоматического управления процессом полимеризации этилена 0 в трубчатом реакторе, заключающийся в стабилизации температуры реакционной смеси в трубчатом реакторе в точке, где температура достигает максимального значения, путем воздей-д ствия на,расход инициатора, поступающего в трубчатый реактор (2 ). бднако известный способ управления также не обеспечивает стабильность индекса расплава, Это объясйяется тем что

30 изменение режима работы трубчатого реактора (давление в трубчатом реакторе, расход инициатора на входе в трубчатый реактор, температуры по длине трубчатого реактора) может вызвать увеличение амплитуды колебаний температуры реакционной смеси в трубчаroM реакторе в точке, характеризую, цей температурный режим, а это в

I свою очередь приведет к колебаниям индекса расплава получаемого полиэ- 40 тилена. При этом стабилизация индекса расплава осуществляется путем стабилизации температуры в наиболее интенсивной зоне реакции или максимальной температуры реакционной смеси по дли-45 не трубчатого реактора. Индекс расплава, определяемый лабораторным путем с интервалом дискретности 1 ч, при выводе трубчатого реактора на стабильный режим работы повторяет колебания температур в указанных точках, характеризующих температурный режим трубчатого реактора. !

Цель изобретения — повышение стабильности индекса расплава получаемого полиэтилена.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления процессом полимеризации этилена в трубчатом реак- 60 торе, заключающемуся в стабилизации температуры реакционной смеси в трубчатом реакторе в точке, где .температура достигает максимального значения, путем воздействия на расход ини :65 циатора, поступающего в трубчатый реактор, дополнительно измеряют расход инициатора на входе в трубчатый реактор в момент переключения регулятора температуры на автоматический режим работы после стабилизации процесса, находят коэффициент усиления регулятора температуры, соответствую- щий оптимальной настройке регулятора температуры в момент переключения его на автоматический режим работы, находят по показаниям датчиков температур по длине реактора расстояние от начала трубчатого реактора до точки, где температура достигает максимального значения, определяют вре-, мя запаздывания движения инициатора от датчика расхода инициатора до искомой точки, определяют коэффициент усиления трубчатого реактора и в зависимости от полученного значения ° корректируют расход инициатора.

При этом расход инициатора рассчитывается по формуле. !

a(T T )

%иоки-Ч„+ К иu(t) È)

) иоп о где q, — расход инициатора на иоп входе в трубчатый реактор в момент переключе- ния регулятора температуры на автоматический режим работы;

Т вЂ” заданное значение регуи ,лируемой температуры реакционной смеси в трубчатом реакторе в точке, где температура достигает максимального значения;

К u(t) — регулнрующее воздействие, вырабатываемое регулятором температуры

Кп — коэффициент усиления

: регулятора температуры, соответствующей опти». мальной настройке регулятора температуры в,. момент переключения его на автоматический режим работы; тй.)- т

К =о с — коэффициент усис)ио(4-О)) лениЯ тРУбчатого реактора;

Т(1) — значение регулируемой температуры реакционной смеси в точке, где температура достигает максимального значения;, — момент времени выработки регулирующего воздействия относительно мо.мента переключения регулятора температуры

101б303 на автоматический режим работы; время запаздывания движения инициатора.от датчика расхода инициатора до точки, где 5температура достигает максимального значения расстояние от начала трубчатого реактора до точки, где температура 10 достигает максимального значения; скорость движения реакционной смеси в трубчатом реакторе; 15 время запаздывания дви»е. жения инициатора от датчика расхода инициатора до входа в трубчатый реактор; 20 постоя нные коэффициенты. е= — +е—

Р в и аЪПри этом в качестве регулируемой температуры можно использовать не только температуру реакционной смеси в трубчатом реакторе,.где температура достигает максимального значения, но и температуру в наиболее интенсивной зоне реакции.

Для выработки регулирующего воз действия на расход инициатора можно использовать ПНД-регулятор, а при :определении расхода инициатора на ,входе в трубчатый реактор можно ввес ти задержку в виде интегро-дифференцнрующего звена. „,=aa(т-т,, (2) с3Т ио

На фиг.1 показана блок-схема системы управления, реализующей предлагаеьый способ; на фиг.2 — расчетная зависимость коэффициента усиления от температуры и расхода инициатора.

Произведение коэффициента усиления трубчатого реактора на расход инициатора на входе в трубчатый реактор меняется в очень широких пределах 45 (на порядок ) при изменении в рабочей обласТи давления в трубчатом реакторе и расхода инициатора на входе в трубчатый реактор. Причем это произведение зависит только от температу- 50 ры реакционной смеси в трубчатс . реакторе в точке, характеризукщей температурный режим трубчатого реак,.тора, и его можно аппроксимировать ломаной линией. На каждом прямоли;нейном участке ломаной линии указанное произведение прямо пропорционально разности между температурой реакционной смеси в трубчатом реакторе в точке, характеризующей температурный режим трубчатого реактора, и 60 постоянной величиной. где el< T — постоянные коэффициенты.

Коэффициент Ко усиления трубчатого реактора равен отношению разности между температурой Т реакционной смеси в трубчатом реакторе в точке, характеризующей температурный режим трубчатого реактора, и постоянной величиной, к расходу+ инициатора на входе в трубчатый реактор ! т- т.

К cI

С Ч ио too Эти соотношения подтверждаются расчетами по модели трубчатого реактора, а также экспериментальными данными. Для сечений трубчатого реакто» ра в наиболее интенсивной зоне реакции Т и в зоне с максимальной температурой т „ (фиг.1) объект управления можно апйроксимировать следую" шими уравнениями ать

alt — + T(t)=т (t)+

-Е + hV(P(4}-4000) т иО ехр

Ol (3}

dT (+)

6 +т ®=с т(О+с тт(с), (4)

I где Т(1} — температура реакционной смеси в трубчатом реакторе в точке, характеризующей температурный режим трубчатого реактора, Т (+} — температура стенки трубчатого реактора в точке, характеризующей темпера..турный режим трубчатого реакторар

P(t} — давление в трубчатом реакторе-;

q, О(}.- расход инициатора на входе в трубчатый реактор; т> (4) — температура теплоносителя в рубашке трубчатого реактора в точке, характеризующей температурный режим трубчатого режимау

8 - запаздывание объекта управления; т „=т (- функция от расхода ф-

q„o,т,Р,T I, моноМЕра на входе s трубчатый реактор, расхода с),„ инициатора на входе в трубчатый реактор, температуры То -реакционной: смеси на входе в трубча тый реактор, давления Р в трубчатом реакторе и температуры Т теплоносителя в рубашке трубча того реактора;

:%$<,аЧ8,С„,Q- постоянные коэффициенты

: 1Ы16303

Результаты расчетов коэффициента усиления трубчатого реактора по управлениям статики при

dt (t) () в рабочем диапазоне изменения P =

=1100-3000 атм с шагом 100 атм и рас10 йода инициатора % o 3.,"„— 30., с шагом. 3 " приведейы на фиг.",3.

1Р

Использование для регулирования температуры реакционной смеси в труб-. чатом реакторе в точке, характеризующей температурный режим трубчатого 15 реактора, ПИД-регулятора с постоянным коэффициентом усиления может привести .к недопустимо большим нарушениям температурного режима трубчатого реактора при изменении управлякицих воздействий, давления в трубчатом реакторе и расхода инициатора на входе в трубчатый реактор. ПИД-регулятор, оптимально настроенный при одних значениях управляющих воздействий, при других значениях (в случае скачкообразных их изменений) может дать переходные процессы ведущие к большому перерегулированию или медленному затуханию.

Для выравнивания качества регулирования во всей области изменения управляющих воздействий регулирующее воздействие, вырабатываемое регулятором температуры., следует корректи-,б ровать так,чтобы коэффициент усиления разомкнутой цепи системы автоматичес кого регулирования был бы постоя" нен, т.е. необходимо реализовать формулу (1).

При этом постоянную времени интег 40 рирования ПИД-регулятора можно оста- . вить без изменений вследствие незначительного изменения динамических свойств трубчатого реактора на разных режимах его работы. 45

Система автоматического управления трубчатым реактором 1 состоит из датчика 2 расхода инициатора, регулятора 3 расхода инициатора, исйолнительного устройства 4 на линии по- 50 дачи инициатора (показана пунктирной чертой), датчиков 5-В температуры (количество которых определяется конкретными технологическими особен,ностями процесса) по длине трубчатого55 реактора 1, блока 9 определения величины регулируемой температуры, блока,10 определения координаты регулиру емой температуры, блока 11 вычисле. ния транспортного запаздывания, регулятора 12 температуры, блока 13 умножения, блока 14 чистого .запаздывания, интегро-дифференцирующего звена 15 и. блока 16 деления .

Система работает следующим образом.

Регулируют расход инциатора на входе в трубчатый реактор l с помощью датчика 2 расхода инициатора, регулятора 3 расхода инициатора и исполнительного устройства 4.

Измеряют температуру реакционной смеси по длине трубчатого реактора

1 датчиками 5-8 температуры и с помощью блока 9 определения величины регулируемой температуры и блока 10 определения координаты регулируемой температуры находят, соответственно, величину температуры в точке, характеризующей температурный режим трубчатого реактора 1, и расстояние этой точки от начала трубчатого реакто-. ра 1.

Находят в блоке ll транспортное запаздывание,при движении инициатора до точки, характеризующей температурный режим трубчатого реактора

1, как величину зависящую линейно от

I координаты точки, характеризующей температурный режим трубочатого реактора l.

С помощью регулятора 12 температуры регулируют темйературу в точке, характеризующей температурный режим трубчатого реактора 1, путем изменения через блок 13 задания регулятору 3 расхода инициатора.

Корректируют регулирующее воздействие, вырабатываемое регулятором

12, с помощью блока, 14 чистого запаздывания, интегро-дифференцирующего звена 15, блока 16 деления корректирующего воздействия.на температуру в точке, характеризующей температурный режим трубчатого реактора 1, и блока 13 умнбжения.

Использование предлагаемого способа позволяет компенсировать значительные изменения коэффициента усиления трубчатого реактора (при изменении режима работы трубчатого реактора}, которые могут привести к нестабильности температурного режима и индекса расплава получаемого полиэтилена °

1016303

Ny Кк

ВНИИПИ Эакаэ 3315/24 Тираж 494 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,ул,Проектная,4