Способ автоматического управления процессом приготовления углеводородной шихты в производстве изопренового каучука

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PEOlVEiËÈH

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/И,К AВТО СКом СвиДЕтЕЛьСтвч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3833157/23 05 (22) 02.01.85 (46) 30.05.86. Бюл. И - 20 (72) В.Ф.Поплавский, С.А. Карелин, Н.Г.Горелик, P.Ê.Ãàááàñîâ, О.А.Киселев, А.М.Доколин, Г.M.Àáðîñèìîâ, И.А.Майзлах, М.Н.Максимов и А.П.Шухин (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1030374, кл. С 08 F 136/04, 1982.

Голубятников В.А., Шувалов В.В.

Автоматизация производственных процессов и АСУП. в химической промышленности. М.: Химия, 1978, с. 146-150. (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВ

ЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРИГОТОВЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОЙ ШИХТЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗОПРЕНОВОГО КАУЧУКА путем измерения расходов исходной шихты и флегмы, подаваемых в колонну ректификации, расхода пара в кипятильник колонны, уровней в кубе колонны и сборнике конденсата, расходов кубового остатка и дистиллята, отводимых из колонны, и воздействия на расходы пара в кипятильник

„SU„„1234403 A 1 (ц 4 C 08 F 136/08, G 05 D 27/00 колонны, флегмы и дистиллята в зависимости от параметров процесса, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения содержания высококипящих компонентов в шихте и сокращения удельных затрат на проведение процесса, усредняют во времени расход флегмы с помощью экспоненциального фильтра и воздействуют на расход пара в кипятильник колонны в зависимости от уровня в кубе колонны, расходов исходной шихты, кубового остатка и усредненного во времени расхода флегмы, определяют по расходу исходной шихты заданное значение флегмового числа колонны, а по расходам флегмы и дистиллята — текущее значение флегмового числа колонны, определяют рассогласование между ними, воздействуют на расход флегмы в зависимости от расхода дистиллята и значения рассогласования между текущим и заданным значениями флегмового числа колонны, воздействуют на расход дистиллята одновременно в зависимости от уровня в сборнике конденсата и расхода исходной шихты.

1234403

Изобретение относится к автоматизации процессов получения синтетических каучуков, в частности к способам автоматического управления процессом приготовления углеводородной шихты в производстве изопренового каучука, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Цель изобретенИя — снижение содержания высококипящих компонентов в шихте и сокращение удельных затрат на проведение процесса.

На чертеже приведена схема системы для реализации предлагаемого способа.

На схеме обозначены колонна 1, кипятильник 2 колонны 1, конденсатор 3, сборник 4 конденсата, датчик 5 расхода исходной шихты, датчик 6 уровня в кубе колонны, датчик 7 расхода кубового остатка, датчик 8 расхода пара в кипятильник 2 колонны 1, датчик 9 расхода флегмы, датчик 10 расхода дистиллята, датчик 11 уровня в сборнике 4 конденсата, управляющая

25 вычислительная машина (УВМ) 12, регулятор 13 расхода пара в кипятильник 2 колонны 1, регулятор 14 расхода флегмы и регулятор 15 расхода дистиллята.

Исходная углеводородная шихта после осушки п здается на ректификацию в колонну 1, где производится очистка изопренизопрентановой фракции от высококипящих соединений. Температу- 35 ра в кубе колонны 1 поддерживается паром, подаваемым в кипятильник 2 колонны 1. Паровая фаза с верха колонны 1 поступает в конденсатор 3 и далее в сборник 4 конденсата. Часть 4О конденсата (флегма) возвращается в колонну 1, а другая часть (дистиллят) направляется на полимеризацию. Расход кубового остатка, отводимого из колонны 1, составляет всего 4-57 от 45 расхода исходной шихты.

Управление процессом приготовления углеводородной шихты по предлагаемому способу осуществляют следующим образом. 5О

Информацию с датчика 5 расхода исходной шихты, датчика 6 уровня в кубе колонны, датчика 7 расхода кубового остатка, датчика 8 расхода пара в кипятильник 2 колонны 1, датчика 9 расхода флегмы, датчика 10 расхода дистиллята и датчика 11 уровня в сборнике 4 конденсата вводят в УВМ 12.

Усредняют во времени измеренный расход флегмы Г, ,р, = о»., Р „» (i - о ) F,, (() где Г,, F, — усредненные во времени значения расхода флегмы на текущем (» -м) и предыдущем 6-1) -м) шагах расчета и выдачи управляющих воздействий, — коэффициент сглаживания.

Определяют рассогласование f»;между измеренным значением уровня Н „ в кубе колонны 1 и его заданным значением Н », (2)

Рассчиывают заданный расход пара F„ B кипятильник 2 колонны 1

1 »

"4 » ш, йо) 5 (1 о) "ь Рк -Рк ) (з) где F,, F, - начальные значения расхода пара в кипятильник 2 колонны 1 и расхода флегмы;

F à — соответственно измеренное и начальное значения расхода исходной шихты

F F, — соответственно измеренное и начальное значения расхода кубового остатка;

k, К, К,, постоянные коэффициенты; дискретность расчета и выдачи управляющих воздействий.

Корректировка задания по расходу пара в кипятильник 2 колонны 1 в зависимости от расходов исходной шихты и кубового остатка, усредненного во времени расхода флегмы позволяет учесть возмущения, вносимые в процесс приготовления шихты при изменении расходов исходнойшихты ифлегмы, подаваемых в колонну 1, и при изменении расхода кубового остатка, отводимого из колонны 1. Усреднение во времени расхода флегмы дает более достоверную информацию о его влиянии на уровень в кубе колонны, так как изменение расхода флегмы сказывается на уровне с макс > д1 - >,>,кр

R,-1,„,- „,„, (4 икр ) > ы.кр мас ""Р

1 гдето, Гш „ — соответственно мак>>,макс симальное и критическое значения рас- )5 хода исходной шихты; максимальное и миниR о

МС<КС 1 МИН мальное значения флегмового числа колонны 1. 20

Таким образом, заданное значение флегмового числа колонны 1 уменьшается с увеличением расхода исходной шихты. Это позволяет поддерживать оптимальный режим работы колонны 1, что, в свою очередь, обеспечивает сни. жение концентрации высококипящих ком25 понентов в дистилляте и сокращение расхода пара в кипятильник 2 колон— ны 1 для получения 1 т дистиллята. 30

B соответствии с найденным заданным значением флегмового числа колонны 1 рассчитывают заданное значение расхода флегмы

F ° R F, 35 (Р. > )1 11 ) где F, — измеренное значение расхода дистиллята.

Определяют текущее значение флегмового числа колонны 1 по формуле:

71

F 1 (6) сравнивают его с заданным значением и находят рассогласование между ними

Е .=R;-R (7)

Корректируют заданный расход флегмы в зависимости от рассогласования между текущим и заданным значениями флегмового числа колонны 1

Ф

<р,> - ),+ k < KS с! Е -, (8)

55 где ", — скорректированное заданное значение расхода флегмы, kò, Ks — постоянные коэффициенты.

3 12344 в кубе колонны 1 с некоторым запаздыванием.

В зависимости от измеренного расхода исходной шихты Г - определяют заданное, значение флегмового числа колонны 1

03 4

Это позволяет более точно поддерживать заданное значение флегмового числа колонны 1.

Определяют отклонение измеренного уровня конденсата Н ; в сборнике 4 от его заданного значения Н >

= Н ;-Н ). (9)

Рассчитывают заданное значение расхода дистиллята

1. )o 9 El ю — Ez t((Fpl ма)) (10) где 1 - — начальное значение расхода о дистиллята; 9 н)1

K „— постоянные коэффициенты.

Учет возмущения по расходу исходной шихты при регулировании уровня конденсата в сборнике 4 обеспечивает улучшение качества регулирования.

Заданные значения расходов пара в кипятильник 2 колонны 1, флегмы и дистиллята ограничивают с помощью нелинейного звена типа упор" по формуле (1 мин >U, 1 > ) (1 мнн )

"макс> -1 " "макс ) где ();, U, — ограниченные заданные значения расхода соответственно на текущем (-м) и предыдущем (; — 1)-м) шагах расчета и выдачи управляющих воздействий; (!„„„,U„,„ нижняя и верхняя уставки задания регулятору рас— хода, hll.— Ä;-И;.1 в приращение заданного значения расхода.

Использование ограничения заданных значений расходов с помощью звена типа упор дает возможность сразу реагировать на их изменение.

Управляющие воздействия, соответствующие ограниченным заданным значениям расходов пара в кипятильнике 2 колонны 1, флегмы и дистиллята с

УВГ1 12, выдают соответственно на регулятор 13 расхода пара в кипятиль— ник 2 колонны 1, регулятор 14 расхода флегмы и регулятор 15 расхода дистиллята. Эти регуляторы по информации от датчика 8 расхода пара в кипятиль1234403

Составитель В.Шувалов

Т ехр ед П. Олей ник Корректор А.Ференц

Редактор А.Orap

Заказ 2952/30

Тираж 470

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул.Проект ..я, 4 ник 2 колонны 1, датчика 9 расхода флегмы, датчика 10 расхода дистиллята приводят указанные расходы к заданным значениям. !

Таким образом, при регулировании уровня в кубе колонны 1 учитывают возмущения по расходам исходной шихты и флегмы, подаваемых в колонну 1, а также возмущения по расходу кубового остатка, отводимого из колонны 1. При. чем усреднение во времени расхода флегмы позволяет снизить влияние за— паздывания по каналу расход флегмы— уровень в кубе колонны. Качество регулирования уровня в кубе колонны при этом возрастает, что, в свою очередь, позволяет повысить точность стабилизации концентрации изопрена в шихте. Изменяя заданное значение флегмового числа колонны 1 в зависимости от расхода исходной шихты, поддерживают оптимальный режим работы колонны 1 и, следовательно, уменьшают концентрацию высококипящих компо- 25 нентов в шихте. Корректировка заданного расхода флегмы по рассогласованию между текущим и заданным значениями флегмового числа колонны 1 обеспечивает высокую точность регулирова- yg ния флегмового числа колонны 1. Учитывая изменение расхода исходной шихты,. повышают качество регулирования уровня конденсата в сборнике 4. Кроме того,, укаэанные действия позволяют снизить расход пара в кипятильник 2 колонны 1 для получения 1 т дистиллята.

В случае отсутствия датчика 8и регулятора 13 расхода пара в кипятильник 2 колонны 1 управляющее воздействие по расходу пара может выдаваться с УВМ 12 непосредственно на клапан.

При этом по формуле (3} должно рассчитываться заданное давление на клапан, регулирующий подачу пара в кипятильник 2 колонны 1, с учетом начального значения давления на этот клапан.

Использование предлагаемого способа снижает максимальное значение концентрации высококипящих компонентов в углеводородной шихте, что обусловливает снижение расхода катализатора на процесс полимеризации. При этом уменьшаются также расход тепла с паром и расход циркулирующего растворителя.