Способ управления процессом водной дегазации изопренового каучука

 

Изобретение относится к способам и системам управления процессами дегазации полимеризата в производстве синтетического каучука типа СКИ, СКД, СКЭП(т) и может быть использовано на аналогичных производствах в нефтехимической промышленности. Технический результат - повышение точности регулирования технологических параметров процесса дегазации каучуков. Для этого, в частности, при агломерировании крошки каучука измеряют массовые потоки полимеризата, антиагломератора и корректируют расход последнего с учетом возмущений, поступающих в дегазатор, что в итоге улучшает физико-механические свойства каучука и снижает расход антиагломератора. 1 ил.

Изобретение относится к способам управления технологическими процессами в производстве синтетического каучука типа СКИ, СКД, СКЭП(Т) и может быть использовано в других производствах нефтехимической промышленности.

Известен способ управления процессом водной дегазации изопренового каучука путем измерения температуры дегазации, давления паровой фазы, определения размеров частиц каучука, стабилизации соотношений расходов пар-полимеризат, полимеризат, дозировки антиагломератора с коррекцией расхода антиагломератора в зависимости от размера частиц каучука и соотношения "пар-полимеризат" (Авт.свид. СССР 1772793, MПК⁵ G 05 D 27/00, С 08 С 2/06, 1999 г.) Недостатком указанного способа является недостаточно высокое качество каучука из-за неточного дозирования антиагломератора при смешении его с полимеризатом.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества каучука и снижение расхода антиагломератора на 1т каучука.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе управления процессом водной дегазации каучука, проводимом в смесителе и дегазаторе, путем измерения расхода полимеризата и раствора антиагломератора и определения дозировки антиагломератора, дополнительно измеряют концентрацию полимера и антиагломератора в растворе, концентрацию антиагломератора в пульпе каучука и уровень раствора антиагломератора в смесителе, определяют величины отклонений дозировки антиагломератора от заданного значения, при этом корректируют дозировку антиагломератора и пропорционально текущему значению концентрации полимера и антиагломератора в растворе и отклонению концентрации в пульпе каучука и уровня раствора антиагломератора в смесителе от заданного значения, причем величину коррекции управляющего воздействия по расходу раствора антиагломератора определяют с учетом указанных отклонений дозировки антиагломератора от заданного значения.

Совокупность новых приемов управления в сочетании с известными придает предлагаемому способу новые свойства, обеспечивая повышение качества каучука и снижение удельного расхода антиагломератора за счет учета концентрационных потоков полимера, антиагломератора. Это позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию изобретения.

Сущность изобретения поясняемая примером и чертежом, где изображена принципиальная схема управления процессом водной дегазации в производстве полиизопренового каучука.

На чертеже изображены: емкость для приема раствора антиагломератора 1, дегазатор 2, датчик расхода полимеризата 3, датчик концентрации полимера 4, датчик концентрации антиагломератора в растворе 5, контур регулирования расхода антиагломератора 6-8 (датчик 6, регулятор 7, клапан 8), датчик концентрации антиагломератора в пульпе каучука 9, датчик уровня антиагломератора 10 и ЭВМ 11. При выходе датчиков 4,5,9 из строя пользуются данными лабораторного анализа.

Исследование процесса дегазации каучука, в частности дозирования антиагломератора (противослипателя крошки каучука), показало, что для равномерного покрытия частиц каучука антиагломератором (стеариновой кислотой) необходимо контролировать концентрацию антиагломератора на выходе дегазатора и для точного дозирования учитывать концентрацию полимера и антиагломератора в растворе, а также уровень раствора антиагломератора в емкости, что улучшает качество каучука (более эффективно происходит процесс дегазации) и это позволяет экономить антиагломератор.

Управление процессом осуществляют следующим образом: 1. Определяют по информации датчиков 3 и 4 расхода полимеризата (Qп) и концентрации полимера (Сп) в растворе массовый расход полимера в дегазатор 2: Gп = Qп • Cп (1).

2. Определяют по информации датчиков 6 и 5 расхода антиагломератора (Qa) и его концентрации (Са) массовый расход антиагломератора: Gа = Qа • Cа (2) 3. Определяют текущее значение дозировки антиагломератора (соотношение массовых расходов полимера и антиагломератора): 4. Определяют по информации датчика 9 текущую концентрацию антиагломератора (Сд) в дегазаторе, сравнивают с заданным значением (Сзад) концентрации антиагломератора и определяют отклонение ΔС=(Сд-Сзад) и затем величину коррекции дозировки антиагломератора: dk¹ = k₁•ΔC, (4), где k₁ - константа.

5. Определяют по информации датчика 10 уровень раствора антиагломератора (Н) в емкости 1 и величину коррекции дозировки антиагломератора (dk)²:
dk² = K₂ • H (5),
где К₂ - константа, которую выбирают из условия:

где d_a ^зад - заданное значение дозировки антиагломератора.

6. Определяют величину коррекции заданной дозировки (Δd^зад_a) антиагломератора с учетом изменений концентрации антиагломератора (ΔC), уровня Н и текущей дозировки d_a ^T:
Δd^зад_a = dk¹+dk²+(d^зад_a-d^T_a) (6)
7. Определяют величину коррекции управляющего воздействия по расходу антиагломератора, например по ПИ-закону регулирования:
ΔQa = K₃•d^зад_a+K₄∫^t_oΔd^зад_a•dt (7),
где К₃, К₄ - константы регулятора 7.

Таким образом, управляющее воздействие ΔQa является функцией всех измеряемых величин:
ΔQa= f(Qп, Сп, Са, Сд, Н), что повышает точность дозирования антиагломератора в полимер и улучшает качество каучука и снижает расход антиагломератора.

Ниже дается численный пример реализации предлагаемого способа.

Пример
- Заданное значение дозировки антиагломератора
d_a ^зад=0,012 отн.ед=1,2%
- Заданное значение концентрации антиагломератора в пульпе каучука
С_зад=1,15%
1. Определяют по информации датчиков 3 и 4 расхода полимеризата Оп=50т/ч и концентрацию полимеризата Сп=0,13 и рассчитывают массовый расход:
G_п=50т/ч•0,13=6,5т/ч (1)
2. Определяют по информации датчиков 6 и 5 расхода антиагломератора Qa= 2,112 т/ч и его концентрацию Са=0,04 и рассчитывают массовый расход:
Gа = Qа • Cа = 2,112 • 0,04 = 0,0845 т/ч (2)
3. Определяют текущее значение дозировки антиагломератора

4. Определяют по информации датчика 9 текущую концентрацию антиагломератора в пульпе каучука:
Сд=1,4 мас.%
и отклонение ее от заданного значения
ΔC =(С_д-С_зад)=1,4-1,15=0,25 мас.%
и величину коррекции дозировки антиагломератора
dk¹ = K₁ • 0,25% = 0,22% (4)
K₁=1,09
5. Определяют по информации датчика 10 уровень раствора антиагломератора Н=0,70 м³ в емкости 1 и величину коррекции дозировки антиагломератора dk²:
dk² = K₂ • H (5)
т.к. заданное значение дозировки
d_a ^зад < da^т т.е. 1,2 < 1,3,
то коэфф. К₂≥О; К₂=0,442 (из условия 5а)
dk²= 0,442•0,7 =0,31%
6. Определяют величину коррекции заданной дозировки антиагломератора с учетом изменений параметров по формуле 6:
Δd^зад_a = dk¹+dk²+(d^зад_a-da^т)
Δd^зад_a = 0,22+0,31+(1,2-1,3)
Δd^зад_a = 0,43
7. Определяют величину коррекции управляющего воздействия по расходу антиагломератора, например по П-закону регулирования:
ΔQa = K₃•Δd^зад_a,
где К₃=75
ΔQa =75 • 0,43=32,25 кг/ч.

Величина ΔQa с ЭВМ 11 выдается на регулятор 7 и клапан 8 для установки требуемого расхода антиагломератора.

Во время испытаний точность дозирования антиагломератора возрастает до 3,12 мас.% против 12,5 мас.%.

Формула изобретения

Способ управления процессом водной дегазации каучука, проводимым в емкости и дегазаторе путем измерения расхода полимеризата, раствора антиагломератора и определения дозировки антиагломератора, отличающийся тем, что дополнительно измеряют концентрацию полимера в растворе, концентрацию антиагломератора в растворе и пульпе каучука и уровень раствора антиагломератора в емкости, при этом определяют текущее значение дозировки антиагломератора как соотношение массовых расходов полимера и антиагломератора, определяют величины коррекций дозировки антиагломератора в зависимости от текущей концентрации антиагломератора в пульпе каучука и уровня раствора антиагломератора в емкости, определяют суммарную величину коррекции заданной дозировки антиагломератора и корректируют управляющее воздействие по расходу раствора антиагломератора.

РИСУНКИ

Рисунок 1