Способ управления процессом приготовления шихты в производстве изопренового каучука
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШИХТЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗОПРЕНОВОГО КАУЧУКА путем измерения концентрации изопрена в шихте, концентрации изопрена в потоках изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции, подаваемых в колонну азеотропной осушки, измерения расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки, определения заданного соотношения расходов изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции и воздействия на расходы изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции и воздействия на расходы изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции в зависимости от указанного соотношения, о т ,личающийся тем, что, с целью повьшения точности регулирования концентрации изопрена и стабилизации влаги в шихте на минимально возможном значении, стабилизируют уровень в сборнике конденсата путем изменения расхода флегмы на колонну азеотропной осушки, определяют суммарный расход изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции, стабилизируют соотношение расхода пара в кипятильник колонны азеотропной осушки к суммарному расходу изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции и корректируют это соотношение в зависимости от расходов дистиллята из сборника конденсата флегмы на колонну азеотропной осушки, изопрена-ректификата , изопентан-изопреновой фракг ции и изменения уровня в сборнике конденсата, усредняют по времени с помощью экспоненциального фильтра заданное значение расхЬда шихты из куба колонны азеотропной осушки, § воздействуют на расходы изопренаректификата и изопентан-изопреновой фракции в зависимости от усредсо Ф неного по времени заданного значения расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки и заданного соСП отношения расходов изопрена-ректиd . фиката и изопентан-изопреновой фраксо |Ции, а также воздействуют на расход дистиллята из сборника конденсата в .зависимости от усредненного по времени заданного значения расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ
РЕСПУБЛИН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3641573/23-05 (22) 12.09.83 (46) 15.01 85. Бюл. №- 2 (72) В.Ф.Поплавский, Р.К.Габбасов, О.А.Киселев, Е.N.Êóêàðöåâ, Г.М.Абросимов, M.Н.Максимов и И.А.Майзлах (53) 66.012-52 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР
¹ 658136, кл, G 05 D 27/00, 1976.
2.Авторское свидетельство СССР № 979381, кл. G 08 Г 136/08, 1981 (прототип). (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ
ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИИХТЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ
ИЗОПРЕНОВОГО КАУЧУКА путем измерения концентрации иэопрена в шихте, концентрации изопрена в потоках изопрена-ректификата и иэопентан-изопреновой фракции, подаваемых в колонну аэеотропной осушки, измерения расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки, определения заданного соотношения расходов изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции и воздействия на расходы изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции и воздействия на расходы иэопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции в зависимости от указанного соотношения, о т—
1личающийс ч тем, что, с целью повышения точности регулирования концентрации изопрена и стабилизации влаги в шихте на минималь„,Я0„„1134569 A
4(51) C 08 F 136/08; G 05 D 27/00 но возможном значении, стабилизируют уровень в сборнике конденсата путем изменения расхода флегмы на колонну азеотропной осушки, определяют суммарный расход изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции, стабилизируют соотношение расхода пара в кипятильник колонны азеотропной осушки к суммарному расходу изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции и корректируют это соотношение в зависимости от расходов дистиллята из сборника конденсата флегмы на колонну азеотропной осушки, изопрена-ректификата, изопентан-изопреновой фракции и изменения уровня в сборнике конденсата, усредняют по времени с помощью экспоненциального фильтра заданное значение расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки, воздействуют на расходы изопренаректификата и изопентан-изопреновой фракции в зависимости от усредненого по времени заданного значения расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки и заданного соотношения расходов изопрена-ректификата и изопентан-иэопреновой фракции, а также воздействуют на расход дистиллята из сборника конденсата в зависимости от усредненного по времени заданного значения расхода пихты из куба колонны азеотропной осушки.
1 1134
Изобретение относится к управлению технологическими процессами производства иэопренового каучука, а более конкретно к способам управления процессом приготовления .шихты
5 в производстве иэопренового каучука, и может быть использовано в произ. водствах стереорегулярных каучуков
СКИ СКД,и др. в химической и нефтехимической промышленности.
Известен способ управления процессом приготовления шихты в производстве иэопренового каучука путем измерения концентрации изопрена в шихте, концентрации иэопрена в потоках изопрена-ректификата и изопентанизопреновой фракции на колонну азеотропной осушки, а также измерения суммарного расхода шихты на полимериэационные батареи и воздействия в зависимости от указанных параметров на расходы иэопрена-ректификата и йзопентан-изопреновой фракции(1 ).
Недостатком известного способа является низкая точность регулирования концентрации изопрена в шихте, причинами которой является то, что регулирование концентрации изопрена в шихте осуществляется только по возмущениям расходов изопрена-ректи30 фиката и изопентан-изопреновой фракции и концентраций изопрена в укаэанных потоках и не предусмотрено регулирование по отклонению концентрации изопрена в шихте от заданного значения. Способ не предусматривает. также регулирования концентрации влаги в шихте.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению (базовым объектом) является способ управления 40 процессом приготовления шихты в производстве изопренового каучука путем измерения концентрации изопрена в шихте, концентрации изопрена в потоках изопрена-ректификата и изопен- 45 тан-изопреновой фракции, подаваемых
s колонну азеотропной осушки, измерения расхода шихты из куба колонны аэеотропной осушки, определения заданного соотношения расходов изопрена 50 .ректификата и изопентан-изопреновой фракции и воздействия на расходы изоп. рена-ректификата и изопентанизопреновой фракции в зависимости от укаэанного. соотношения (2).
Недостатком данного способа является низкая точность регулирова
569 2 ния концентрации изопрена в шихте, причинами которой являются большие скачкообразные измерения нагрузки на колонну азеотропной осушки при изменении заданного значения расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки. Кроме того, способ не предусматривает регулирование одного . из самых важных параметров процесса азеотропной осушки — концентрации влаги в шихте.
Цель изобретения — повышение точности регулирования концентрации изопрена и стабилизации влаги в шихте на минимально возможном значении.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления процессом приготовления шихты в производстве изопренового каучука путем измерения концентрации изопрена в шихте, концентрации изопрена в потоках изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции, подаваемых в колонну азеотропной осушки, измерения расхОда шихты из колонны азеотропной осушки, определения заданного соотношения расходов изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции и воздействия на расходы изопрена-ректификата и изо- пентан-изопреновой фракции в зависимости от указанного соотношения, дополнительно стабилизируют уровень в сборнике конденсата путем изменения расхода флегмы на колонну азеотропной осушки, определяют суммарный расход изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции, стабилизируют соотношение расхода пара в кипятильник колонны азеотропной
Ф осушки к суммарному расходу изопренаректификата и изопентан-изопреновой фракции и корректируют это соотноше- . ние в зависимости от расходов дистиллята из сборника конденсата флегмы на колонну азеотропной осушки, изопрена-ректификата, изопентанизопреновой фракции и изменения уровня в сборнике конденсата, усредняют по времени с помощью экспоненциального фильтра заданное значение расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки, воздействуют на расходы изопрена-ректификата и изопентан-иэопреновой фракции в зависимости от усредненного по времени заданного значения расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки и заданного соотношения расходов иэопренаректификата и иэопентан-изопреновой фракции, а также воздействуют на расход дистиллята из сборника конденсата в зависимости от усредненного по времени заданного значения расхода шихты из куба колонны аэеотропной осушки.
На чертеже представлена схема реализации способа.
Схема содержит колонну 1 азеотропной осушки, кипятильник 2 колонны 1 азеотропной осушки, конденсатор 3, отстойник 4, сборник 5 конденсата, насос 6, колонну 7 для отгона легколетучих углеводородов, кипятильник
8 колонны 7 для отгона легколетучих углеводородов, датчики 9-11 концентрации изопрена соответственно в изопрене-ректификате, возвратной фракции в шихте, датчики 12-15 расхода изопрена-ректификата, иэопентанизопреновой фракции, флегмы на колонну 1 аэеотропной осушки, дистиллята
1 из сборника конденсата, управляющую вычислительную машину (УВМ) 16, регуляторы 17 и 18 расхода изопрена ректификата и изопентан-изопреновои фракции, дачтик 19 уровня в сборнике
5 конденсата, датчик 20 уровня в кубе колонны 1 азеотропной осушки, датчик 21 расхода пара в кипятильник 2 колонны 1 азеотропной осушки, регуляторы 22-27 соответственно расхода флегмы на колонну 1 азеотропной осушки, дистиллята из сборника кон-. денсата, пара в кипятильник 2 колонг ны 1 азеоторопной осушки, шихты из куба колонны 1 аэеотропной осушки, уровня в сборнике 5 конденсата, 40 уровня в кубе колонны 1 азеотропной осушки.
Способ управления процессом при готовления шихты в производстве изопренового каучука осуществляют следующим образом.
С -С
ВЪ ИПФ
3.
1и аз
Углеводородная шихта, содержащая
15-18Х изопрена готовится путем смешения на входе колонны 1 азеотропной осушки потоков изопрена-ректификата
tc концентрацией изопрена 70-957. и изопентан-изопреновой фракции с кон центрацией изопрена 3-9Х. В колонне 1 азеотропной осушки шихта очищается от влаги, а также достигается равномерное распределение во всем объеме растворителя (изопентана). Нагрев .кубовой жидкости осуществляется во1134569 4 дяным паром, подаваемым в кипятиль- . ник 2 колонны 1 аэеотропной осушки.
Образовавшаяся паровая фаза поступ в конденсатор 3, конденсат из кот . го поступает в отстойник 4. С нижней части отстойника отбирают воду, а с верхней части отстойника 4 конденсат подают в сборник 5 конденсата. Из сборника 5 конденсата насосом 6 часть конденсата подают в качестве флегмы на колонну 1 аэеотропной осушки, а остальную часть конденсата (дистиллят) из сборника 5 конденсата подают на колонну 7 для отгона легколетучих углеводородов. Нагрев кубовой жидкости колонны 7 для отгона легколетучих углеводородов осуществляют водяным паром, подаваемым в кипятильник 8. Кубовые остатки из колонны 7 для отгона легколетучих углеводородов направляют на смешение с шихтой в линию питания колонны 1 аэеотропной осушки.
Сигналы от датчика 9 концентрации изопрена в иэопрене-ректификате, датчика 10 концентрации иэопрека в иэопентан-изопреновой фракции, датчика 11 концентрации изопрена в шихте, датчика 12 расхода изопрена-ректификата, датчика 13 расхода изопен-. тан-иэопреновой фракции, датчика 14 расхода флегмы на колонну 1 азеотропной осушки, датчика 15 расхода днстиллята подают на входы УВМ 16.
С помощью УВМ определяют заданное
35 ,соотношение расходов изопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции: где C„„y, C„ — концентрация иэопрена в изопентан-изопреновой фракции и изопрене45 ректификате, Ж;
C — заданное значение концентрации изопрена в шихте, Х;
5 — заданное соотношение
50 расходов изопрена-рек- тификата и изопентанизопреновой фракции.
Заданное соотношение 5 расходов изопрена-ректи >иката и изопеитан55 изопренов:и фракции корректируют в зависимо"ти от отклонения фактической концентрации С от заданного значения С щ
1134569 где 5 „ — скорректированное заданное соотношение расходов иэопрена-ректификата и изопентанизопреновой фракции;
К„, К2 — настроечные коэффициенты.
При этом управляющие воздействия регуляторам 17 и 18 расхода изопренаректификата и иэопентан-иэопреновой фракции определяют с учетом скорректированного соотношения
Датчиком 19 уровня измеряют уровень в сборнике 5 конденсата, датчиком 20 — уровень в кубе колонны 1 20 азеотропной осушки, датчиком 21 расход пара в кипятильник " 2 колонны 1 азеотропной осушки.
С помощью пневматических регуляторов 22-27 стабилизируют соответственно расход флегмы на колонну 1 азеотропной осушки, расход дистиллята из сборника 5 конденсата, расход пара в кипятильник 2 колонны 1 азеотропной осушки, расход шихты иэ куба колонны 1 азеотропной осушки, а также уровень в собрнике 5 конденсата изменением задания регулятору
22 расхода флегмы и уровень в кубе колонны 1 азеотропной осушки изме35 нением задания регулятору 25 расхода шихты иэ куба колонны 1 аэеотропной осушки. Стабилизируют также соотношение расхода пара в кипятильник 2 колонны 1 азеотропной осушки 40 к суммарному расходу изопрена-ректификата и изопентан-иэопреновой фракции. При этом управляющее воздействие регулятору расхода пара определяется следующим образом:
45 г- Р +1 и инф
F К/Н р >
H кн кн
А5 =5 где Fê кнз > к>1З го значения;. йн — изменение уровня в сборнике 5 конденсата за время 5 — расход дистиллята из фл сборника 5 конденсата и расход флегмы на колонну 1 азеотропной осушки, т/ч; — постоянный коэффициент.
Заданное значение соотношения расхода конденсата из сборника 5 конденсата к суммарному расходу изопрена=К F пз пнз н
-5 + K С -С 1+К (С -С )с1, ЗК 3 11 Ш ШЗ/ 2 1 Ш йз/ где F — управляющее воздействие регулятору расхода пара, N т/ч;
<< 5 — заданное соотношение расхода пара в кипятильник 2 колонны 1 азеотропной осушки к суммарному 55 расходу изопрена-ректифи" ката и изопентан-изопреновой фракции;
F» — с уммар ный расх од и з опр ена-ректификата и изопентан-иэопреновой фракции, т/ч, Г гДе F„ — расход изопрена-ректификата, т/ч; — расход изопентан-изопреИ П>» новой фракции, т/ч.
Соотношение К„„ корректируют в зависимости от расходов дис>гиллята из сборника 5 конденсата, флегмы на колонну 1 аэеотропной осушки, изопрена-ректификата, изопентан-изопреновой фракции и изменения уровня в сборнике 5 конденсата. Для этого определяют расход конденсата, соотношение расхода конденсата из сборника 5 к суммарному расходу изопренаректификата и изопентан-изопреновой фракции и отклонение этого значения от заданного значения:
ЬНД
К фл д д расход конденсата из сборника 5 конденсата, т/ч; соотношение расхода конденсата иэ сборника 5 конденсата к суммарному расходу изопрена-ректификата и иэопентан-изопреновой фракции и заданное значение этого параметра соответственно; отклонение указанного соотношения от заданно7 1!3 ректификата и изопентан-изопреновой фракции 5 кн> выбирают в пределах 0,10,25. Это обеспечивает стабилизацию влаги в шихте .в пределах О, 0005—
0,0009 мас.X. Стабилизация влаги в. .укаэанных пределах положительно ска зывается на качественные и экономические показатели процесса получения изопренового каучука.
Увеличение концентрации влаги в 10 шихте приводит к перерасходу катализатора, снижению конверсии мономера, ухудшению физико-.химических показателей каучука и т.д. Попытки черезмерного уменьшения концентрации изопре- 15 на в шихте приводят к.неоправданному перерасходу пара на процесс азеотропной осушки.
Корректировку соотношения расхода пара в кипятильник 2 колонны 1 азе- 20 отропиой осушки к суммарному расходу изопрена-ректификата и изопентанизопреновой фракции осуществляют в зависимости от рассогласования 65„„:
n1НЗ Ь/йр 5 кн к (Н о где Кп „р — начальное значение соотношения расхода пара в З0 кичятильник колонны 1 азеотропной осушки к суммар- ному расходу иэопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции;
К> К4 - настроечные коэффициенты.
Заданное значение расхода шнхты из куба колонны 1 азеотропной осушки усредняют по времени с помощью экспоненциального фильтра:
g 9 +йh 6 +й аЗ 1, an где F — заданное оператором значешэ ние расхода шихты иэ куба 45 колонны 1 азеотропной осушки, т/ч; й1 — дискретность усреднения, ч; Qù„ — постоянная времени Фильтра, ч; 50 , -1 — текущий и предыдущий моменты времени. В зависимости от усредненного по времени заданного значения расхода шихты из куба колонны азеотропной осушки и заданного соотношения расходов изопрена-ректификата и изопентанизопреновой фракции воздеиствуют на 4569 8 расходы иэопрена-ректификата и изопентан-изопреновой фракции. При этом управляющие воздействия регуляторам 17 и 18 расхода изопрена-ректификата и изопентан-иэопреновой фракции опре:деляют следующим образом: эк "ш иъ 1,5 Зн F84, ш иь где Р„, F<4, > — заданные значения расходов изопрена-ректификата и иэопентан-изопреновой фракции, т/ч. В зависимости от усредненного по времени заданного значения расхода шихты из куба колонны 1 аэеотропнои осушки воздействуют на расход дистиллята в колонну 7 для отгона легколетучих углеводородов: Р -K9F где F> — управляющее воздействие регулятору расхода дистиллята, т/ч; . К11 — коэффициент. КоэффицИент К определяется следующим образом к(нз ИВ=1 К э где R — заданное флегмовое число. Данный способ управления процессом приготовления шихты в производстве изопренового каучука обеспечивает по сравнению с базовым объектом повьппение точности регулирования концентрации иэопрена в шихте путем воздействия на расходы изопрена1 ректификата и изопентан-иэопреновой ,фракции и повьппение точности регулирования концентрации влаги в шихте путем воздействия на расходы пара в кипятильник 2 колонны 1 аэеотропной осушки, дистиллята иэ сборника 5 конденсата, флегмы на колонну 1 азеотропной осушки. Повышение точности регулирования концентрации изопрена в шихте дает воэможность повысить эту концентрацию (приблизив ее к допустимому значению) на 0,25X.. Повьппени точности регулирования концентрации влаги в шнхте дает воэможность снизить по сравнению с базовым объектом расход пара н кипятитьник 2 колонны 1 азеотропной осушки. Одно1134569 ВНЮ4ПИ Заказ 10027 23 - Тиваж 475 Порписное Фшлшал ППП Пвтвпт, г.ужгород, ул.Проектная, 4 временное регулирование концентрации иэопрена н влаги в шихте положительно сказывается на точности регулирования этих параметров, так как про цесс приготовления шихты и процесс азеотропной осушки ее происходят одновременно в колонне 1 азеотропной осушки. Проверка способа показала, что отклонения концентрации изопрена в )1 шихте от заданного значения снизились с +1,6 до +1,0 вес.X. Это дало возможность повысить концентрацию иэопрена в шихте на 0,25 вес.Ж и снизить, таким образом, расход циркулирующего растворителя для получения 1 т каучука на 0,6 т. Максимальные значения концентрации влаги в осушенной углеводородной шихте снизились с 0,0008 до 0,ОООб вес.X. Расход тепла с паром О на процесс азеотропной осушки уменьшился с 0 022 Гкал на осушку 1 т шихты до 0,019 Гкал.
