Способ управления процессом наращивания вязкости поливинилхлоридного пластизоля

,8011 0282 Зао С 08 3 3 18 ф С 05 Р 27 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ВАт Т У УУ 1 1 ЫЬлв. ы ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПИЙ У АВТООНОМУ СВАСВТВЛЬСТВУ(71) Калининский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 465215, кл. В 01 7 19/00, 1973,2. Авторское свидетельство СССРВ 889077, кл. С 05 0 27/00, 1981.3. Авторское свидетельство СССРВ 666524, кл. С 05 0 27/00 (прототип).(54)(57) 1СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НАРАЩИВАНИЯ ВЯЗКОСТИ ПОЦИВИНИЛХЛОРИДНОГО ПЛАСТИЗОЛЯ путем регулирования конечной температуры смесив зависимости от вязкости пластизоля,о т л и ч а ю щ и й с я тем,. что,с целью сокращения энергозатрат,приготовленную смесь перемешивают определенное время, нагревают до определенной температуры, разбивают процесс на минимальное число временных интервалов, при котором ошибка определения вязкости пластизоля по времени перемешивания и температуре не превышает определенного значения, измеряют вязкость и температуру пластизоля в начале каядого интервала, прогнозируют температуру в конце интервала в зависимости от измеренной вязкости и заданной вязкости в конце интервала и определяют скорость измерения температуры по измеренной температуре в начале данного интервала и прогнозируемой температуре в конце этого интервала.2, Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что скорость измерения температуры в интервалах повышения температуры регулируют числом оборотов мешалки, а на интервалах по" нижения температуры - скоростью подачи хдадагента.Изобретение относится к автоматизации управления технологическимипроцессами химических производств,а именно к управлению технологическим режимом наращивания вязкости поливинилхлоридного пластиэоля при производстве винипора, и может быть использовано в химической промьппленности,Известен способ управления процессом перемешивания в реакторе полунепрерывного действия путем регуФлирования скорости перейешивания взависимости от вязкости перемешиваемой среды, регулирования подачихладагента и корректировки скоростиподачи дозируемого компонента13. Недостатком данного способа управления является то, что образующаяся в результате перемешивания тепловая энергия не используется для нагрева перемешиваемой среды, а компенсируется изменением скорости подачи хлад-агента, Кроме того, корректировка рас хода дозируемых компонентов при производстве винипора приводит к изменению Физических свойств готового продукта (объемного веса, пределов прочности при растяжении и сжатии, относительного. удлинения при растяжении), снижая его эксплуатационные качества.Известен способ управления перемешиванием в реакторах периодического н полунепрерывного действия путем изменения скорости вращения мешалки в зависимости от вязкости перемешиваемой среды и подачи теплоносителя в рубашку для повышения температуры 2 3.Недостатком данного способа управления йроуессом перемешивания в реакторах периодического .и полунепрерывного действия является то,что использование теплоносителя для повышения температуры в процессе наращивания вязкости приводит к образованию ороговевшей пленки (нароста) на внутренних стенках реактора, что вызывает загрязнение перемешиваемой массы кусочками ороговевшей пленки, а также увеличение энергозатрат за счет ухудшения теплопередачи.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является способ управления процессом наращивания вязкости поливинилхлоридного пластизоля путем регулирования конечной температуры смеси в зависимости от вязкости пластиэоля ГЗ 1. Недостатком известного способаявляется повышение энергозатрат. Этообъясняется тем, что данный способне обеспечивает заданного временитехнологического цикла (увеличиваетего), так как необходимо, многократноповторять процесс перемешиванияпластизоля, изменяя его конечную температуру.10 Увеличение времени приготовлениямассы пластизоля с заданной вязкостйввызывает увеличение энергозатрат,кроме того, снижает производительностьтехнологической линии за счет простояоборудования, расположенного на последующих стадиях за смесителем наращивания вязкости пластизоля, Данныйспособ не предусматривает выбора коррекции температурно-временного режима наращивания вязкости пластизоля.Цель изобретения - сокращениеэнергозатрат.ПоставЛенная цель достигаетсятем, что в способе управления процес сом наращивания, вязкости поливинилхлоридного пластизоля путем регулирования конечной температуры смеси взависимости отвязкости пластизоля,приготовленную смесь перемешиваютопределенное время, нагревают до определенной температуры, разбивают процесс на минимальное число временныхинтервалов, при котором ошибка опре"деления вязкости пластиэоля по времени перемешивания и температуре не 35превышает определенного значения, измеряют вязкость и температуру плаетизоля в начале каждого интервала,прогнозируют температуру в конце интервала в зависимости от измереннойвязкости и заданной вязкости в концеФинтервала и определяют скорость изменения температуры по измереннойтемпературе в начале данного интервала и прогнозируемой температуре вконце этого интервала.Кроме того, скорость изменения тем"пературы в интервалах повышения температуры регулируют числом оборотовмешалки, а на интервалах понижениятемпературы - скоростью подачи хладагента.Способ управления базируется наиспользовании статистических характеристик процесса для выбора температурно-временного режима наращиваниявязкости. Точность используемых приборов позволяет осуществлять контрольпараметров в жестком интервале.1100282 4лы 0-20, 20-85, 85-150 и 150-220 мин.Кроме того, установлено, что абсолютное значение вязкости в конце 1,2 и 3 интервалов (начало 2, 3 и 4 интервалов) выражается через конечное значение вязкости зависимостью е =кон 10 где- вязкость пластизоля в конце интервалаК - нормирующий коэффициент данного интервала;- значение вязкости пласти золя в конце процесса наращивания,, Для указанного состава смеси коэффициент М имеет значения 0,4, 0,5;.0,85 с точностью + 57. на 20,85 и150 мин процесса наращивания вязкостиот начала перемешивания соответственно. Уравнения регрессии для принятыхвременных интервалов, имеют вид- измеренные значения вязкости в начале 2, Зи 4интервалов,текущее значение вяэкос. ти на соот 3Для, решения задачи прогнозирования температуры в конце интервала. в соответствии с результатами обработки статистических данных весь процесс наращивания вязкости разделен на четыре временных интервала. Первый и второй интервалы соответствуют повышению температурной смеси. При выборе длительности первого временного интервала учитывается необходимость наиболее раннего времени введения коррекции режима, а также получение достоверных данных, показывающих тенденцию развития процесса наращивания вязкости. Статистическая обработка данных показывает, что через 20-22 мин перемешивания и конечной температуре 20-20,1 С отклонение вязкости конкретной партии смеси лежит в пределах 13-147 от вреднего значения, что позволяет вычислить температурно-временной режим второго интервала, завершение которого, как правило, совладает с окончанием нагрева. Деление оставшегося времени на 25 третий и четвертый интервалы обуславливается закономерностями нарастания вязкости пластизоля на основе ПВХсмолы, которые характеризуются на третьем интервале резким возрастанием 0 вязкости примерно в 2-2,5 раза, а на четвертом интервале медленным ростом примерно на 14157. Указанное деление на временные интервалы подтверждается минимальными ошибками35 уравнений регрессии (0,03-0,60 Па с), полученных при статистической обработке экспериментальных данных.П р и м е р . Проводят управление наращиванием вязкости по предлагае мому способу. Для чего используют смесь эмульсионной .ПВХ-смолы марки"Волговинип ЕП" 100 вес.ч, пласти-фикатор ДБФ 53 вес.ч, и пластификатор ДАФ 789 31 вес,ч,Предварительно для получений уравнений регрессии проводят серию опытов со смесями указанного состава ииспользованием крмпонентов одинаковыхпартий, в которых измеряют время перемешивания и вязкость смеси при по"вышении температуры от 20 до 30 Сои понижении от 30 до 20 С. В резуль- .тате обработки результатов установлено, что среднее время наращивания 55вязкости пластизоля равно 220 мин,а наименьшие ошибки уравнения регрессии получены при делении на интерваЧ,l Ъо = 1,004 (1, 167 - 0,0131 1 ++ 0,00127 Т),ветствующеминтервалеТ - температура;1 - время.Приготовленную смесь перемешивают 20 мин, регулируя скорость перемешивания так, чтобы температура пластизоля достигла 20 С, измеряют вязкостьопластиэоля. По заданному значению вязкости пластиэоля в конце процесса наращивания вязкости и коэффициентувычисляют значение вязкости в конце интервала., По уравнению регрессии, длительности интервала, вычисленному значению вязкости в конце интервала и измеренной вязкости в начале интервала рассчитывают необходимую в конце интервала температуру.11002 По разности температур в конце и в начале интервала и длительности ин" тервала вычисляют скорость изменения температуры на данном интервале. По скорости изменения температуры рас" 5 считывают контрольные значения температуры в нескольких точках внутри интервала и производят ее регулирование в соответствии с вычисленными значениями. На интервалах повышения 10 температуры при разности измеренной температуры и ее контрольного значе ния больше 0 уменьшается число обо" ротов двигателя мешалки, при указанной разности меньше 0 число оборотов 15 двигателя мешалки увеличивается. На интервалах понижения температуры смеси, когда прогнозируемая температура в конце интервала меньше измеренной в начале интервала, в рубашку 20 смешения подают хлодагент и регулирование осуществляют изменением ско" рости подачи хладагента. При разности измеренной температуры и контрольной больше О скорости подачи хладагента. 75 увеличивается, при меньше 0 - уменьшается. Перемешивание на этих временных интервалах осуществляется периодически со средней скоростью 3-4 об/мин. В результате завершения процесса на- З 0 ращивания вязкости эа время 220 мин получают пластизоль с вязкостью 8,7 Па с, при заданном конечном значении 8,5 Па с. Управление процессом наращивания вязкости по предлагаемому способу осуществляется при исходнойо температуре пластизоля Т=17,2 С. Перемешивание проводят со скоростью 176 об/мин с периодическим измерением температуры через 5 мин.40Температурно-временной режим в интервале 0-20 мнн приведен в табл, 1,Через 20 мин после начала перемешивания измеренное значение вязкости 11- 4,01 Пас.45Рчсчетное значение вязкости через85 "мин перемешивания 1,з= 0,5,1, = 4,25 Па.с. Отсюда отношение /1,059.Расчетное значение Т 8= 23 С. 50 Температуру пластиэоля измеряют с интервалом 10 мин.Температурно-временной режим в интервале 20-80 мин приведен в табл. 2. 5Через 85 мин после начала перемешивания измеренное значение вязкостиеь 1,м = 4,б Па, с. 82 бРаСчетное значение вязкости . 115 о0,85, 1,а=. 7,23 Па.с, откУда от-. ношени 1,150 / ъзэ = 1 у 57, Расчетное значение 7 5 О29 С, время перемешивания Ф = 148 мин. Температуру измеряют с интервалом 10 мин.Температурно-временной режим в интервале 85-150 мин приведен в табл. 3.Через 150.мин измеренное значение вязкости 1 = 7,4 Пас. Расчетное значение(5 О= 1,148, расчетные значения Т,ко 21 С Ф= 220 мин. Температуру измеряют с интервалом 10 мин.Температурно-временной режим в интервале 150-220 мин приведен в табл. 4. При управлении процессом наращивания вязкости известным способом на базе тех же исходных компонентов и рецептуры получают вязкость 9 Па. с при 20 О С за 225 мин.Температурно-временной режим по известному способу приведен в табл.5. Введение в известный способ управления процессом наращивания вязкости пластизоля при производстве винипоракоррекции температурно-временного режима процесса обеспечивает достиже"ния заданного значения вязкости заоптимальный промежуток времени220 мин.Выбор первого временного интервала длительностью 20-22 мин и доведениетемпературы массы до 20-20,1 С обеспечивают строго определенные тенденции развития процесса наращиваниявязкости данной партии и определениярежима коррекции на следующем интервале.Постоянная длительность процесса обеспечивает постоянство производительности технологической линии за счет полного использования оборудования.ФНагревание смеси за счет энергии внутреннего трения, возникающей при перемешивании пластиэоля, обеспечивает очистку внутренних стенок смесителя от ороговевшего слоя, так как тепло, возникающее от трения пластизоля с мешалкой и стенками смесителя, а так же от трения смежных слоев пластизоля, равномерно распределяет" ся в массе пластизрля, не создавая перегрева на стенках смесителя,1100282 8Внедрение способа позволяет увеличить объем выпуска продукции в пересчете условно на винипор марки Д на 23,9%,Время перемешивания, мин10 15 20 20 18,6 19,3 17,9 асчетная 20, 1 19,2 17,3 18,9)актическая П р и м е ч а н,и е. Для соблюдения расчетного температурного режима послемин перемешивания двигатель мешалки отключают на 1 мин. Таблица 2 Время перемешивания, мин 80 40 60 30 70 50 21,07 21,55 22,0322,52 23,0 20,58 20,57 асчетная атактическая 22,6 23,2 21,0 21,6 22,1 П р и м е ч а н и е, Для соблюдения расчетного температурного режима дви"атель мешалки включают. на 1,5 мин с нЖервалом 8,5 мин.еТаблица 3 Время перемешивания, мин 140 148 90 100 110 120 130 25,68 26,5 1 27,34 28,17 29,0 24,03 24,86. 23,8 25, 1 Расчетная 25 7 26 4 27 2 28 0 28 9 Фактическая П р и м е ч а н и е. Для соблюдения температурного режима двигатель мешалки включают на 2 мин 40 с с интервалом 7 мин 20 с. то приводит к улучшению тепловогобмена при охлаждении смеси, улучше:ию материального баланса, повышениюачества пластизоля, обеспечивая егоднородность (отсутсвие обломков оро-овевшего слоя в массе пластизоля).применение предлагаемого способа упавления наращивания вязкости упроща.т и сокращает регламентные работыа счет исключения необходимой очист О:и внутренней поверхности смесителя,величивается срок его эксплуатации. Использованиедля нагрева смеси энергии вязкостного трения обеспечивает достижение необходимой темпе" ратуры пластизоля, позволяет оперативно управлять нагревом а так же снизить энергетические затраты на перемешивание на 203.Таблица1100282 10 Таблица 4 Т, фС Время перемешивания, мин 210 220 170 180 190 200 160 24,43 23, 28 22, 14 20, 99 Расчетная 22,4 21,3 24,7 23,6 Фактическая П р и м е ч а н и е. Для соблюдения расчетного температурного режима включение двигателя мешалки производится на 5 с с интервалом 9 мин 55 с, одновременно подают охлаждаюший рассол. Конечное значение вязкости 1= 8,7 Пас. Таблица 5 Время перемешивания, мин Режим измерения Нагревание Охлаждение 155 85 50 20 у 3 щ у Па с 20 30 8,7 9,0 П р и м е ч а н и е. Мешалка работает непрерывно в период нагрева со скоростью 46 об/мин, а в период охлаждения 3-4 с с интервалом 5 мин. Составитель В.ШуваловРедактор Н,Киштулинец Техред О.Неце Корректор В.Бутяга Заказ 4539/22 Тираж 469 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5