Способ управления процессом полимеризации в производстве изопренового каучука

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

NU

РЕСПУБЛИН

C (5D 4 С 08 Р 136/08. G 05 D 27 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3887648/23-05 (22) 22.04.85 (46) 07.09.86. Бюл. М- 33 (72) В.Ф.Поплавский, С.А.Карелин, P.К.Габбасов, Н.Г.Горелик, Е.Л.Осовский, Ю.М.Рудаков, В.А.Сухов, Ю.М.Филипченков и A.ß.Ïûøèåíêî (53) 66.012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1139736, кл. С 08 F 136/04, 1983.

Поплавский В.Ф. и др. Разработка и исследование систем автоматического регулирования технологических параметров в производстве каучука СКИ-3, Сб. Автоматизация химических производств, вып. 3, — M.: НИИТЭХИМ, 1983, с. 8-14. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ПОЛИИЕРИЗАЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗОПРЕ.НОВОГО КАУЧУКА путем изменения давления газообразного пропана в зависимости от температуры шихты после захолаживания и расхода шихты на по„.SU„„1255626 А1 лимеризацию, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на проведение процесса, измеряют расход шихты в предварительный холодильник, уровень шихты в промежуточной емкости и уровень жидкого пропана в основном холодильнике, корректируют давление газообразного пропана в основном холодильнике в зависимости от уровня жидкого пропана в этом холодильнике, изменяют температуру шихты, подаваемой в осушитель, в зависимости от расхода шихты на нолимеризацию, уровня жидкого пропана в основном холодильнике и температуры шихты, поступающей на полимеризацию, изменяют уровень шихты в про- фф межуточной емкости в зависимости от расхода шихты на полимеризацию и воз- С действуют на расход шихты в предварительный холодильник в зависимости Я от расхода шихты на полимеризацию и уровня шихты в промежуточной емкости.

1255626

Изобретение относится к автоматизации процессов получения синтетических каучуков, в частности изопренового, и может быть использовано в химической и нефтехимической,промьппленности.

Целью изобретения является снижение затрат на проведение процесса.

На чертеже изображена система, реализующая предлагаемый способ производства каучука СКИ-З.

Система содержит предварительный холодильник 1, осушитель 2, промежуточную емкость 3, насос 4, основной холодильник 5, управляющую вычислительную машину (УВМ) 6, датчик 7 расхода шихты в предварительный холодильник 1, датчик 8 давления газообразного пропана в предварительном холодильнике 1, датчик 9 температуры шихты, подаваемой в осушитель 2, датчик 10 уровня шихты в промежуточной емкости 3, датчик 11 уровня жидкого пропана в основном холодильни-. ке 5, датчик 12 давления газообразного пропана в основном холодийьнике 5, датчик 13 температуры иихты, поступающей на полимеризацию, датчик 14 расхода шихты на полимеризацию, регулятор 15 расхода шихты.в предварительный холодильник 1, регулятор 16 давления газообразного пропана в предварительном холодильнике 1, регулятор 17 уровня жидкого пропана в основном холодильнике 5, регулятор 18 давления газообраз ного пропана в основном холодильнике 5.

Через предварительный холодильник 1 углеводородная шихта подается

s осушитель 2 для очистки ее от микропримесей и окончательной осушки от остатков влаги. Температура шихты, подаваемой в осушитель 2, должна быть не выше определенной величины. Шихта из осушителя 2 поступает в промежуточную емкость 3, откуда насосом 4 через основной холодильник 5 подается на полимеризацию, Охлаждение шихты в холодильниках 1 и 5 проводится за счет испарения жидкого пропана, поступающего в межтрубное пространство холодильников. Уровень жидкого пропана в основном холодильнике 5 стабилизируется с помощью регулятора 17.

Способ управления процессом полимеризации в производстве каучука

25 (lUs Т19ю1

«аЕ+ К и

nt начальное значение давления газообразного пропана в основном холодильнике 5; начальное и текущее значения расхода шихты на цолимеризацию соответственно; начальное и текущее значения уровня жидкого пропана в основном холодильнике 5 соответственно; текущее, предыдущее и заданное значения температуры шихты, поступающей на полимеризацию соответственно; постоянные коэффициенты; дискретность и номер шага расчета и выдачи управляющих воздействий соответственно.

30 о

F,, F

35 о

И,, Н<, 40

Т,„;,Т,, т<„

K,,K q. K в K „K

it» 1

С помощью нелинейного звена типа упор ограничивают полученное значение

СКИ-3 осуществляется следующим образом.

На входы УВМ 6 подают сигналы от датчика 7 расхода шихты в предварительный холодильник 1, датчика 8 давления газообразного пропана в этом холодильнике, датчика 9 температуры шихты, подаваемой в осущитель

2, датчика 10 уровня шихты в проме10 жуточной емкости 3, датчика 11 уров« ня жидкого пропана в основном холодильнике 5, датчика 1 2 давления газообразного пропана в этом холодильнике, датчика 13 температуры нпгх15 ты, поступающей на полимеризацию, датчика 14 расхода шихты на полимеризацию.

Определяют текущее заданное значение давления газообразного пропа20 на в основном холодильнике 5

I Р Р К (F, Р, ) К (Н Н, ) 1 2 55626

3 4 <), < (Р<) Р<),-««« мин ° <»i- (<» «»«-I « «MpKc

Р,, = Р,„„„,Р.,.. <(Р,„- р,,;,1 р,„„„, P Р +(Р -Р ., P

<иакс «) <)«<) .< « (2) где Р,, P. — текущее и предыдущее ограниченные заданные значения давления гаэообраз- <О ного пропана в основном холодильнике 5 соответственв основном холодильнике 5 соответст<э«-<

1 — предыдущее заданное <5 значение давления газообразного пропана в основном холодильнике 5; — нижняя и верхняя установки регулятора 18 давления газообразного пропана

P P

<м«««о < макс

«

Т ++kg (Т<,4)-Т«,<, ) Й, Р<), P<<««gH <<«<<< Р<) < макс

Taayyt = о «2<< ° «, Р< м«н Р<) — Р< макс (3) о где Т2„ — начальное значение темнературы шихты, подаваемой в осушитель 2;

Т ; предыдущее заданное зна-. чение температуры шихты, подаваемой в осушитель 2;

К вЂ” постояннь<й коэффициент.

Ограничивают рассчитанное значение с помощью нелинейного звена типа

«упор <«

Т2<«<,+(Т2й)< Т2«о», 1) ý <<«<)-Т Т2««<», 1 Т*на«« о

-T Т . +(T . -Т . )<<Т ° (.

«,«)«241)i-< 24t»i 2<,«ф-«о«) о (4)

2 макс о 2<<»«-< (2 о«»1 2«««)i-< 2 макс где Т „;; Т,„,;, — текущее и предыдущее ограниченные заданные значения температуры шихты, подаваемой в осушитель 2, соответственно;

Т2 „, — предельное допустимое значение температуры шихты, подаваемой в осу55 шитель 2.

Hs формулы (3) следует, что заданное значение температуры шихты, венно.

Определение текущего заданного значения давления газообразного пропана в основном холодильнике 5 по формуле (1) дает возможность компенсировать возмущения по каналам "Pac1 ход шихты на полимериэацию — Темпе ратура шихты, поступающей на полиме.риэацию" и "Уровень жидкого пропана в основном холодильнике 5 — Температура шихты, поступающей на полимеризацию"..

Рассчитывают текущее заданное значение температуры шихты, подаваемой в осушитель 2, подаваемой в осушитель 2, изменяют только тогда, когда задание регулятору 18 давления газообразного пропана в основном холодильнике 5 выходит за уставки. Это позволяет увеличить диапазон регулирования температуры шихты, поступающей на полимериэацию, и исключает возмущения по каналу "Температура шихты, подаваемой в осушитель 2 — Температура шихты, поступающей на полимеризацню", Рассчитывают текущее заданное значение давления газообразного порошка в предварительном холодильнике 1

Р .=P+K (Т;-Т2„;) +

+ЕКз. (Т „— Т „;) ae, (5) о где Р2 — начальное значение давления газообразного пропана в предварительном холодильнике 1;

Т2 ° — текущее значение температуры шихты, подаваемой в осушитель 2; к2,к2 — постоянные коэффициенты.

Ограничивают рассчитанное значение с помощью нелинейного звена типа упор :

1 255б26

2 - 2)i 2)i-< i i 2 Мин 21 -i ° 2 27 -il 2 макс 2мин 7) -i (7 2/i- 7 -, 2) 7 ) 7 моКс 7 (6) где Р где Н, Н,;, — текущее и предыдущее сглаженные заданные значения уровня шихты в промежуточной емKOCTH 3; с, — коэффициент сглаживания, .

Рассчитывают текущие значения верхней Н >1 и нижней Н„; уставок сглаженного заданного значения уровня шихты в промежуточной емкости 3 соответственно по формулам

2)1 > 2) i-1

2мин 2макс

IU

Нв = Н2 + 6Н, (9) = H23„— AH) 77

Нн, где aH> — предельно допустимое отклонение уровня шихты в промежуточной емкости 3 от его сглаженного заданно го значения.

Сравнивают текущее значение уровня шихты в промежуточной емкости 3

Н; с рассчитанными уставками и при выходе его за уставки определяют текущее значение отклонения уровня шихты в промежуточной емкости 3 от ближайшей уставки

HB, — Н;, Н; Н„

Сглаживают текущее значение расхода шихты на полимеризацию:

7>, = c(, Н2, + (1+и,) Н ., (12) где Fö„,, Р,к,, — текущее и предыдущее сглаженные значения с- ма„c, Н2, HB HnH Н2, с НМ, (13) предыдущее значение давления гаэообраэного пропана в предварительном холодильнике текущее и предыдущее ограниченные заданные значения давлечия газообразного пропана в предвари!

5 тельном холодильнике 1 соответственно; нижняя и верхняя уставки регулятора 16 давления газообразного пропана в предварительном холодильнике 1 соответственно.

По текущему значению расхода ших25 ты на полимеризацию Р;, ; определяют текущее заданное значение уровня шихты:в промежуточной емкости 3

Н2, = а F,„,"+ b, (7)

30 а, Ъ вЂ” константы, учитывающие предельно допустимые значения уровня шихты в промежуточной емкости 3 при экстремальных значениях расхода шихты на полиме- З5 ризацию.

Причем текущее заданное значение уровня шихты в промежуточной емкости

3 возрастает при уменьшении текущего значения расхода шнхты на полимери40 зацию и наоборот. Это позволяет создать запас накапливанию шихты в промежуточной емкости 3 в случае сокращения расхода шихты на полимеризацию или запас по расходованию шихты из

45 промежуточной емкости 3 в случае возрастания расхода шихты на полимериэацию.

Сглаживают текущее заданное значение уровня шихты в промежуточной емкости 3:

Н2; ñ|, Н,; + (1 †,) Н,, (8) расхода шихты на полимериэацию; ск.2 — коэффициент сглажива ния, определяемый по формуле

1255626

24lyi-1 4 2!a)i 2 )i-i j > мин

i(,F макс > 1ь - 2ь 2ы где F F — соответственно театр > аней-> кущее и предыдущее ограниченные заданные значения расхода шихты в предварительный холодильник 1;

F — предыдущее заданное

2ь -i значение расхода шихты в предварительный холодиль- 25 ник 1;

Р„„„, Р„акс — соответственно нижняя и верхняя уставки регулятора 15 расхода шихты в 30 . предварительный холодильник 1 .

Сглаживание текущего значения уровня шихты в промежуточной емкости 3 и определение его уставок дает возможность корректировать заданное значение расхода шихты в предварительный холодильник 1 только при скачкообразных изменениях расхода шихты на полимеризацию. Сглаживание текущего значения расхода шихты на полимеризацию позволяет плавно изменять заданное значение расхода шихты в предварительный холодильник 1.и тем самым исключает внесение дополнительных возмущений в технологический процесс. Использование в этом случае переменного коэффициента сглаживания дает воэможность быстрее реагировать на изменения уровня шихты в промежуточной емкости 3, вызванные резкими изменениями расхода шихты на полимеризацию.

Так м образом, существенными отли чиями данного технического решения является то, что измеряя уровень жид— кого пропана в основном холодильнике 5 и корректируя в соответствии с ним заданное значение давления газообразного пропана в этом холодильнике, улучшают точность стабилизации температуры шихты, поступающей на полимеризацию. Регулируя температуру шихты, поступающей на полимеризацию, путем изменения задания регулятору 16 давления газообразного пропана в предварительном холодильнике 1 при выходе заданного значения давления га50 зообразного пропана в основном холодильнике 5 эа уставки, увеличивают диапазон регулирования температуры шихты, поступающей на полимеризацию, Корректируя заданное значение уров55 ня шихты в промежуточной емкости 3 по расходу шихты на полимеризацию, создают запас по накоплению или расходованию шихты в промежуточной емгде ж „„„, „акс — соответственно минимальный и максимальный коэффициенты сглаживания расхода шихты на полимериэацию, Определяют текущее заданное значение расхода шихты в предварительный холодильник 1 по формуле

Использование при ограничении заданных значений параметров нелиней.ного звена типа "упор" позволяет

eyasy реагировать на их изменения при входе.в уставки.

Е2 - F, + КФ дц;+Ек,о AH(dt+ а

+ К„. (д Н; ) . signdH;, (14) где К К К вЂ” постоянные коэффици9к юВ я енты.

Ограничивают полученное значение с помощью нелинейного звена типа

"упор": 24lg>-) < K91i 2lagi-q макс

Г„„„ (15) макс у

1 °

Сигналы, соответствующие ограниченным заданным значениям расхода шихты в предварительный холодильник 1, давлений газообразного пропана в предварительном холодильнике 1 и в основном холодильнике 5 соответственно выдают с УВМ 6 на регулятор

15 расхода шихты в предварительный холодильник 1, регулятор 16 давления газообразного пропана в этом холодильнике и регулятор 18 давления газообразного пропана в основном холодильнике 5. Эти регуляторы по информации от датчика 7 расхода шихты в предварительный холодильник 1, датчика О давления газообразного пропана в предварительном холодильнике 1,датчика 12 давления газообразного пропана в . основном холодильнике 5 проводят укаэанные параметры к заданным значениям.

1255626

Составитель Б.Шувалов

Редактор И.Гунько Техред Х.Ходанич

Корректор И.Иаксимишинец

Заказ 5591 Тираж 470

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул, Проектная, 4 кости 3, который позволяет плавно регулировать расход шихты в предварительный холодильник 1. Кроме того, изменение задания регулятору 15 расхода шихты в предварительный холодильник 1 в зависимости оч сглаженного значения расхода шихты на полимерйзацию и значения отклонения уровня шихты в промежуточной емкости 3 от ближайшей уставки сглаженного эа- lo данного значения уровня шихты в промежуточной емкости 3 также исключает внесение возмущений в процесс захолаживания резким изменением расхода шихты в предварительный холодильник 1.15

Все это существенно- повышает точность стабилизации физико-механических показателей каучука и снижает затраты на проведение процесса. о

В случае отсутствия датчиков 8 и 12 давления газообразного пропана в холодильниках 1 и 5 в соответствии с ограниченным заданным значением температуры шихты, подаваемой в осушитель 2, с УВМ 6 может выдаваться управляющее воздействие на регулятор этой температуры, а в зависимости от расхода шихты на полимеризацию н отклонения температуры шихты, поступающей на полнмеризацию от заданной — на регулятор 17 уровня ющкого пропана в основном холодильнике 1.

Проверка данного способа показала, что расход стабилизатора при получении одной тонны каучука снизился на 2,057, а расход тепла-на 1,3,что приводит к

1сннжению себестоимости каучука.