Способ управления процессом полимеризации

Способ управления процессом полимеризации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в области управления процессами полимеризации, в частности в производстве полиизопренового каучука, в химической и нефтехимической промышленности . Сущность изобретения: управление процессом полимеризации осуществляется в нескольких параллельно работающих полимеризационных батареях реакторов путем измерения мощности, потребляемой Электродвигателем мешалки реактора, распределения общего расхода шихты по полимеризационным батареям и регулирования концентрации мономера в исходной шихте. Весовые коэффициенты определяют, как отношение мощности электродвигателя мешалки первого по ходу процесса реактора к сумме упомянутых мощностей электродвигателей мешалок первых реакторов всех параллельно работающих полимеризационных батарей, определяют среднюю по первым реакторам мощность и отклонение ее от заданного значения и корректируют концентрацию мономера в исходной ш.ихте пропорционально найденному отклонению средней мощности. 1 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (! !) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4938891!26 (22) 24.05.91 (46) 30.03,93. Бюл. hL 12 (71) Воронежское опытно-конструкторское бюро автоматики Научно-производственного объединения "Химавтоматика" (72) А,П.Болдырев, В.И.Галкин, Б.Н.Старшинов., Е,Л.Осовский, А,В.Фомин, А.В.Гагин, П.М,Вовчук и M.À,Ïàðàñþê (73) Товарищество с ограниченной ответственностью "Поток" (56) Авторское свидетельство СССР

N 802297, кл. С 08 F 136/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N 658136, кл. С 08 F 2/00, 1978. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ПОЛИМЕРИЗАЦИИ (57) Использование: в области управления процессами полимеризации, в частности в производстве полиизопренового каучука, в химической и нефтехимической промышИзобретение относится к способам управления процессами полимериэации, в частности в производстве полиизопренового каучука, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности, Цель изобретения — повышение качества каучука.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе управления процессом полимеризации в производстве полиизопренового каучука, проводимом в нескольких параллельно работающих полимеризационных батареях, включающем распределение общего расхода шихты по (si)s С 08 F 136/04, G 05 0 27/00 ленности. Сущность изобретения: управление процессом полимеризации осуществляется в нескольких параллельно работающих полимеризационных батареях реакторов путем измерения мощности, потребляемой электродвигателем мешалки реактора, распределения общего расхода шихты по полимеризационным батареям и регулирования концентрации мономера в исходной шихте.

Весовые коэффициенты определяют, как отношение мощности электродвигателя мешалки первого по ходу процесса реактора к сумме упомянутых мощностей электродвигателей мешалок первых реакторов всех параллельно работающих полимеризэционных батарей, определяют среднюю по первым реакторам мощность и отклонение ее от заданного значения и корректируют концентрацию мономера в исходной шихте пропорционально найденному отклонению средней мощности. 1 ил. ос полимеризационным батареям реакторов и в регулирования концентрации мономера в ф исходной шихте, перемешивают шихту в ре- О акторе с помощью мешалки, измеряют мощность, потребляемую мешалкой каждого реактора, определяют весовые коэффициенты распределения общего расхода шихты по батареям как соотношение мощности электродвигателя мешалки первого по ходу процесса реактора к сумме мощностей электродвигателей мешалок первых реакторов всех параллельно работающих полимеризационных батарей, определяют среднюю по первым реакторам мощность и отклонение ее от заданного значения и корректируют

1806146 концентрацию мономера в исходной шихте пропорционально найденному отклонению средней мощности.

При работе на одной полимеризационной батарее управление количеством полимера осуществляют по отклонению мощности мешалки первого реактора до заданного значения воздействием на расход реагентов на эту батарею.

Благодаря предложенному способу, учитывая мощйости электродвигателей мешалок, определяют весовые коэффициенты, в соответствии с которыми распределяют общий расход шихты по батареям и добиваются повышения однородности (уменьшения разброса) по качеству полимера— вязкости по Муни.

Учитывая отклонение средней мощности мешалок от заданного значения (а следовательно, отклонения среднего значения вязкости полимера по Муни от задания) и корректируя по этому отклонению подачу реагентов, приводят вязкость полимера по

Муни к заданному значению, Кроме того, способ управления может быть использован как на одной, так и на нескольких батареях.

Изложенная сущность поясняется примером его выполнения и чертежом блок-схемы системы управления, реализующей способ.

Сырьем для производства полииэопренового каучука является углеводородная шихта. получаемая путем смешения потоков мономеров изопрена с концентрацией 85 — 98 мас. и растворителя — смеси изопентана и изопрена с содержанием изопрена 4-6 мас.7.

Полученную шихту подвергают очистке от присутствия влаги в- ректификационной. колонне 1, с куба которой осушенную шихту подают в первые реакторы 2 параллельно работающих полимеризационных батарей, снабженных мешалками 3, вращаемыми электродвигателями 4.

В первые реакторы 2 (или один реактор при работе на одной батарее) подают также до 0,5 мас. катализатор.

Реакционная смесь с содержанием полимера 10 — 12 мас, из первого реактора 2 поступает в следующий реактор для дальнейшего образования полимера.

Общий расход шихты на полимеризационные батареи строго задается, т,к. величина ее ограничивается производительностью последующих стадий производства каучука (дегазации полимера и выделения каучука).

Качество готового каучука зависит от качества полимера и в первую очередь от качества формируемого в головной части полимериэационной батареи — первом по ходу процесса реакторе.

Для того, чтобы получить каучук с однородными свойствами и при этом выдержать

5 производительность установки на заданном уровне, необходимо распределить общий расход шихты (нагрузку) по батареям с учетом реальных возможностей полимеризационных батарей в формировании качества полимера и, следовательно, готового каучука, Качество полимера оценивается вязкостью полимера по Муни, которая связана с косвенными параметрами по следующему уравнению регрессии:

M = а + а С + агй + азТ + a4x, (1) где M — вязкость полимера по Муни;

Сп — концентрация полимера;

20 N — мощность электродвигателя мешалки первого по ходу реактора;

Т вЂ” температура реакции; х — конверсия мономера; .

ao, a>, а, аз. а4 — коэффициенты постоянные.

Схема управления содержит следующее: контур регулирования расхода мономера (датчик — 5, регулятор 6, клапан 7), контур регулирования расхода растворите30 ля (датчик 8, регулятор 9, клапан 10), датчик

11 концентрации мономера в шихте, счетчик

12 расхода электроэнергии, контуры регулирования расхода шихты на батареи (датчик — 13, регулятор 14, клапан 15), датчик 16

35 температуры реакции, датчик 17 температуры шихты и управляющую вычислительную машину (УВМ) 18.

Управление процессом полимеризации по данному способу осуществляют следую40 щим образом, Информацию с датчиков 11. 12, 13, 16, 17 вводят в YBM 18.

По информации от счетчиков расхода электроэнергии 12 определяют мощности N;

45 потребляемые электродвигателями 4 мешалок 3 реакторов 2 параллельно работающих полимеризационных батарей. (2)

50 где ni — количество импульсов от счетчика расхода электроэнергии, шт.;

At — дискретность определения мощности, ч;

К вЂ” постоянный коэффициент, -- — — -- — . кВт ч шт.

i — номер батареи.

1806146

c — коэффициент фильтрации, величина постоянная, Определяют по отфильтрованной информации с датчиков 16 и 17 температур

5 реакции Т и шихты Тш среднюю концентрацию полимера

F общ = F,jjl (3) 10 где Кпол- коэффициент пропорциональности, Определяют статическую составляющую управляющего воздействия на концентрацию мономера в шихте (4) 15

Nl аб Споа (6) l=1

Ncp—

30 где Кп, Ки — настроечные параметры регулятора средней мощности мешалок.

Определяют заданное соотношение

35 расходов мономера и растворителя.

m

Т (15) где Сш — концентрация мономера в шихте, измеренная датчиком 11, См, Ср — соответственно концентрации

45 мономера в потоках мономера и растворителя, измеряются периодически лабораторным способом, Определяют управляющее воздействие на расход мономера

l=1

Tcp =

m (8) Nj =NcpQ+Nj — 1 (1-а) (9) 50 (16) зад зад (17) Определяют общий расход шихты на полимеризационные батареи где Еш — расходы шихты, измеренные датчиками 13, m — количество батарей.

Определяют весовые коэффициенты распределения общего расхода шихты по батареям:

Определяют управляющие воздействия на расходы шихты по батареям:

F ш1Д = F Общ p I (5) определяют среднюю мощность для всех батарей

0t1ределяют отклонения средней мощности от заданного значения

A N = Ncp — N""". .(7) Определяют средние значения температур реакции

Определяют отфильтрованные средние значения мощности температуры реакции и температуры шихтй, для чего используют экспоненциальный фильтр

Tj =TcpG +Тj — 1 (1 — Q), (10) т„„=тша+т.„— 1 (1 — a), (11) где Nj, Tj, Тш — отфильтрованные по времени,средние значения мощности и температуры реакции и температуры шихты;

Спол = Кпол (Tj Тш1) (12) M"" — аЮ вЂ” а1 С non — а2 Nj — аЗ Tj (13) где М"д — заданное значение вязкости полимера по Муни; аб — постоянный коэффициент, Корректируют концентрацию мономера в шихте в зависимости от текущего отклонения средней мощности от заданного значения:

Сш д=Сш +КпAN +Ки J ANdt, (14) ю

g ЗдД .) )- —..), С здд зад

Fçàð

Sv— б м о щ

1+СМ -р

Определяют управляющее воздействие на расход растворителя

180 о146

Составитель 8.Галкин

Техред М.Моргентал . Корректор В.Патрушева

Редактор

Заказ 963 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Управляющие воздействия с YBM 18 выдаЬт на регуляторы расходов мономера 6, растворителя 9, шихты 14.

Стабилизируют расходы мономера, растворителя и шихты, для чего по информации с 5 датчиков соответственно 5, 8, 13 регуляторами

6, 9, 14 воздействуют на клапаны 7, 10, 15.

Пропорционально изменению расхода шихты соответственно изменяют заданную температуру реакции (с коэффициентом 10 пропорциональности 0,2 — — ), для чего

Т ч ,.вбздействуют на подачу катализатора в пер, вый реактор (на чертеже не изображено).

Формула изобретения

Способ управления процессом полимеризации в производстве полиизопренового каучука, проводимом в нескольких паралл ел ьно работающих палим еризацио нных. батареях, включающий распределение об- 20 щего расхода шихты по полимеризационным батареям реакторов и регулирование концентрации мономера в исходной шихте, отличающийся тем, что, с целью повышения качества каучука при сохранении производительности полимеризационной установки, перемешивают шихту в реакторе с помощью мешалки, измеряют мощность, потребляемую мешалкой каждого реактора, определяют весовые коэффициенты распределения общего расхода шихты по батареям как соотношение мощности электродвигателя мешалки первого по ходу процесса реактора к сумме мощностей электродвигателей мешалок первых реакторов всех параллельно работающих полимеризационных батарей, определяют среднюю по первым реакторам мощность и отклонение ее от заданного значения и корректируют концентрацию мономера в исходной шихте пропорционально найденному отклонению средней мощности.