Способ автоматического управления процессом приготовления полимеризационной шихты в производстве изопренового каучука

Патент 1024453

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

(192 (112

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф "

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .,;.Ф вЂ” РЕСПУБЛИК Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3383013/23-05 (22) 07.01.82

«46) 23.06.83. Бюл. 22 23 (72) В.И.Галкин, А.П.Болдырев, В.Ф.Поплавский, P.Ê.Габбасов и E.Ë.Îñîâñêèé (53) 66.012-52 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

21 658136, кл. С 08 F 2/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

N 903369, кл. С 08 F 2/00, 1979 (прототип). (5")(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРИГОТОВЛЕНИЯ

ПОЛИМЕРИЗАЦИОННО21 ШИХТЦ В ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗОПРЕНОВОГО КАУЧУКА, осуществляемым в последовательно расположенных колонке азеотропной осушки и промежуточной емкости, из которой шихта подается на полимеризационные батареи, путем стабилизации состава шихты воздействием на расходы изопрена-ректификата и возвратной фракции в зависимости от общей нагрузки на полимеризационные батареи, уровня шихты в промежуточной емкости, скорости его иэмене (121 С 08 F 130/08; G 05 D 27/00 ния и концентрации изопрена в потоках изоп рена-ректификата, воз в ратной фракции и шихты, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности регулирования концентрации изопрена в шихте, разделяют поток изопрена-ректификата на основной и байпасируемый и определяют разность между управляющим воздействием на расход изопрена-ректификата и его допустимым значением, при этом если управляющее воздействие на этот расход меньше или равно допустимому значению, то перекрывают основной поток изопрена-ректификата и подают иэопрен-ректификат на смешение с возвратной фракцией по байпасному трубопроводу, а если управляющее воздействие больше допустимого значения, то перекрывают байпасируемый поток и подают изопрен-ректификат на смешение с возвратной фоакцией по основному трубопроводу, а отношение диапазонов измерения байпасируемого и основного потоков изопрена-ректификата выбирают в пределах от 0,4 до 0,5.

10244ЬЗ

Изобретение относится к способам автоматического управления процессом приготовления долимериэационной шихты и может быть использовано в производстве изопренового каучука.

Известен способ автоматического управления процессом приготовления полимеризационной шихты в производстве изопренового каучука, осуществляемым в последовательно расположен10 ных колонке азеотропной осушки и промежуточной емкости, из которой шихта подается на батареи полиме" ризаторов, путем стабилизации состава шихты изменением расходов иэопрена-ректификата и возвратной фракции в зависимости от концентрации изопрена в потоках изопрена-ректификата, возвратной фракции и шихты (1j, 20

Однако способ обладает недостаточно, высокой точностью регулирования состава шихты, так как не учитываются возмущения по изменению уровня шихты в промежуточной емкости. 25

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ автоматического управления процессом приготовления полимеризационной шихты в. производстве изопренового ЗО каучука, осуществляемым в последовательно расположенных колонке аэеотроп ной осушки и промежуточной емкости, иэ которой шихта подается на полимеризационные батареи, путем стабилизации состава шихты воздействием на расходы изопрена-ректификата и возвратной фракции в зависимости от общей нагрузки на полимеризационные батареи уровня шихты в промежу- 10 точной емкости, скорос" è его изменения и концентрации изопрена в потоках изопрена-ректификата, возвратной фракции и шихты (2) .

Однако известный способ обладает недостаточно высокой точностью регулирования концентрации иэопрена в шихте, особенно при значениях расхода изопрена-ректификата в начальной части диапазона измерения от

0 до 403 шкалы расходомера. Это объясняется тем, что датчики расходов, принцип действия которых основан на измерении переменного перепада давления на сужающем устройстве, формируют на с.воем выходе сигнал, пропорциональный перепаду давления, который имеет нелинейную квадратичную) зависимость от расхода продукта через сужающее устройство. При этом нелинейность повышается по мере; уменьшения расхода продукта (например, йзопрена-ректификата), а расход иэопрена-ректификата в производственных условиях изменяется в широких пределах (от 5 до 48 т/ч ).

Целью изобретения является повышение точности регулирования концентрации изопрена в шихте.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления процессом изготовления полимеризационной шихты в производстве изопренового каучука, осуществляемым в последовательно расположенных колонке азеотропной осушки и промежуточной емкости, иэ которой шихта подается на полимеризационные батареи, путем стабилизации состава шихты воздействием на расходы изопрена-ректификата и возвратной фракции в зависимости от общей нагрузки на полимериэационные батареи,уровняшихты в промежуточной емкости, скорости его изменения и концентрации иэопрена в потоках изопрена-ректификата, возвратной фракции и шихты,разделяют поток изопрена- ректификата на основной и байпасируемый и определяют разность между управляющим воздействие м на расход изопрена-ректификата и его допустимым значением, при этом если управляющее воздействие на этот расход меньше или равно допустимому значению, то перекрывают основной поток изопрена-ректификата и подают иэопрен-ректификат на смешение с возвратной фракцией по байпасному трубопроводу, а если управляющее воздействие больше допустимого значения, то перекрывают байпасируемый поток и подают изопрен-ректификат на смешение с возвратной фракцией по основному трубопроводу, а отношение диапазонов измерения байпасируемого и основного потоков изопренаректификата выбирают в пределах от

0;4 до 0,5.

На чертеже представлена блок-схема системы управления.

Углеводородная шихта, содержащая от 15 до 17 вес.Ф иэопрена, готовится путем смешения в безобъемном смесителе 1 потоков изопрена- ректификата с концентрацией иэопрена в пределах 65-98 вес.3 и возвратной

Расход,3 от диапазона измерения

Погрешность измерения,отн.4

1,0

1,25

1,66

2,5

5,0 з 102445 фракции с концентрацией изопрена в пределах 2,5-7 вес.4, причем поток изопрена-ректификата разделяют на два потока, основной и байпасируемый

) которые перед смесителем 1 снова соединяют. После смесителя 1 полимери» зационная шихта поступает в колонку

2 азеотропной осушки, в которой осуществляется отделение полимериэацион. ной шихты от. влаги. а затем в проме- 10 жуточную емкость 3.

Система управления состоит иэ кон . тура регулирования расхода основного потока иэопрена-ректификата, состоящего иэ датчика 4, регулятора 5 и регулирующего клапана 6,контура регулирования расхода байпасируемого потока иэопрена-ректификата, состоящего из датчика 7, регулятора 8 и регу. лирующего клапана 9, контура регулирования возвратной фракции, состоящего из датчика 10, регулятора 11 и регулирующего клапана А2, датчиков

13-15 концентрации изопрена соответ ственно в потоках изопрена-ректификата, возвратной фракции и в шихте датчика 16 уровня в промежуточной емкости 3, датчиков 17-22 расхода шихты на батареи полимеризаторов и вычислительной машины 23.

В процессе приготовления полимеризационной шихты особые требования предъявляются к точности регулирования расхода изопрена-ректификата, так как изопрен-ректификат имеет более высокое содержание изопрена, что приводит к значительным отклонениям концентрации изопрена в готовой шихте. Однако в связи с тем, что датчик, используемый для измерения расхода шихты, имеет

40 нелинейность, то, как показывают расчеты, погрешность измерения, а следовательно, и регулирования расхода изопрена-ректификата по мере уменьшения величины расхода возрастает, данные приведены в таблице.

3 4

Для исключения указанного недостатка поток иэопрена-ректификата байпасируют. На байпасируемом потоке устанавливают датчик 7 и регулирующи . клапан 9, которые должны обеспечивать максимальный расход изопрена-ректификата по байпасному трубопроводу в пределах 40-50 относительно диапазона измерения расхода изопрена-ректифика- та по основному трубопроводу.

Как показали экспериментальные данные, для выполнения указанного требования необходимо выбирать условный диаметр регулирующего клапана на байпасном трубопроводе в пределах соотношения к условному диаметру регулирующего клапана на основном трубопроводе

0,6-0,7; а диапазон измерения датчика расхода на байпасном трубопроводе соответственно в соотношении 0,4-0,5 к диапазону измерения датчика на основном трубопроводе.

Управление процессом приготовления полимеризационной шихты осуществляется следующим образом.

Информацию от датчиков 13-22 вводят в вычислительную машину 23.

По информации от датчиков 16-22 определяют заданную нагрузку на колонку 2 азеотропной осушки Q "

«os и

G„,"„= . С . „ьН -К ьН, КОЛ; „ь 1 где „„; вЂ” расход шихты íà i-òóþ полимеризационную батарею 1 вЂ” номер полимеризационной батареи, i = 1,2,, и;

n - количество полимеризационных батарей;

Ь Н - отклонение уровня шихты в промежуточной емкости 3;

° измеренное датчиком 16;

Ь Н - скорость изменения уровня шихты в промежуточной емкости 3;

k, kZ- постоянные коэффициенты.

По информации с датчиков 13-15 определяют концентрации изопрена со» ответственно в потоках изопрена-ректификата, возвратной фракции и полимеризационной шихты.

Определяют управляющее воздейст- вие на расход изопрена g по выраР жению ,, с "-с, р-С где С С и С вЂ” концентрации изо-, п1 прена соответственно в потоках, изопрена-ректификата, возвратной фракции и полимериэационной шихте;

1 т 3 4 А заданное значение концентрации изопрена в полимериэационной шихте; константа

Определяют допустимое значение управляющего воздействия на расход изопрена-ректификата

Доя ОюдхЗ где о,„ - максимальный предел диао г ах пазона измерения расхода основного потока иэопрена-ректификата (максимальное значение шкалы датчика соотношение диапазонов измерения расходов байпасируемого и основного потоков изопрена-ректификата (К = 0,4-0,5), Сравнивают значение управляющего воздействия на расход изапрена-ректификата Gп с допустимым значением

3 а!,14 ем 4дoi, 39$

Если неравенство 41 „ < C оп, то закрывают основной поток изопрена-З ректификата путем воздействия через регулятор 5 на регулирующий клапан

6. При этом задание на регулятор 5 устанавливают равным нулю.

Выдают управляющее воздействие на расход изопрена-ректификата заь, Р в качестве задания на регулятор 8.

Измеряют датчиком 7 расход байпасируемого потока изопрена-ректификата

45 и в зависимости от его значения и значения Л воздействуют через реР гулятор 8 на регулирующий клапан 9, изменяющий расход изопрена-ректификата на колонку 2 азеотропной осушки. "

Если указанное неравенство не выполняется закрывают б йпасируемый поток изопрена-ректификата путем воздействия через регуля rop 8 на регулирующий клапан 9. При этом задание на регулятор 8 устанавливают равным нулю.

Выдают управляющее воздействие на расход изопрена-ректификата в качестве задания на 1 егулятор

Измеряют датчиком 4 расход иэопрена-ректификата основного потока и в зависимости от его значения и значения управляющего воздействия воздействуют через регулятор 5 на регулирующий клапан б, изменяющий расход изопрена-ректификата в колонку

2 азеотропной осушки.

Определяют управляющее воздействие на расход возвратной фракции

С с А зад здд

1 В ко р

Измеряют датчиком 10 р" ñõîä возвратной фракции. Выдают управляющее воздействие на расход возвратной фракции с вычислительной машины 23 через регулятор 1 . на регу. пирующий клапан 12, изменяющий расход возвратной фракции в кслонку 2 аз;отропной ссушки.

Таким образом, байпасируя поток изопрена-ректификата в .-<опoнкy азеатропной осушки и измеряя расход при малых значениях управляющего воздей(,- ЗС(/5, л 1 ствия (n < < - glair ) датчиком с малым диапазоном измерения, уменьвЂ” шают нелинейность измерения расхода иэопрена-ректификата,а а совоку.:",-,-,:сти с применением регулируюшего -.:ла,"-а,-:а малым условным диамет"ом доr nB3:;.тся повышения точности регулиро ани.-- ... нцентрации изопрена в по имеризац о;-ной пихте,, а э",о привод!!T Y. повышению концентрации изопрена в п,опимеpизационной шихте <п 16,4 до .ь, - Аь

При увеличении концентрации изспрена в шихте сокращае"ся расход растворителя-изопентана и сн жаются энергозатра-:ы пар. пронышленна"-, вода., холод, электроэнерг» ) на проиэводс. во 1 т каучука.

1024453

Воюбратния ураюцю ааааа ю аиию рмм

Заказ 4330/22 Тираж 494 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

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

Составитель В.Шувалов

Редактор 0.6рковецкая Техред Т.Фанта Корректор Q.Áèëàê