Устройство для регулирования концентрации мономера в шихте

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕОИХРЕСПУБЛИН 091 (И) за) С 05 0 27/00 а;ВК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 889666, кл. С 05 0 27/00, 1978,2. Авторское свидетельство СССРУ 658136, кл. С 05 Р 27/00, 1976(прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МОНОМЕРА В ШИХТЕ,содержащее датчик расхода мономера,соединенный выходом через регуляторрасхода мономера с исполнительныммеханизмом на линии мономера в колонну азеотропной осушки, датчик расхода возвратной фракции, соединенныйвыходом через регулятор расхода возвратной фракции с исполнительным механизмом на линии возвратной фракциив колонну азеотропной осушки, датчикрасхода шихты по батареям, выходыкоторых подключены к соответствующимвходам блока определения суммарнойнагрузки на батареи, последовательно соединенные датчик концентрацииизопрена в возвратной фракции, блокопределения разности концентрацийизопрена в потоке мономера и возвратной фракции и блок определениязадания регулятору расхода мономера,выход которого подключен к второмувходу регулятора расхода мономера ик первому входу блока определениязадания регулятору расхода возвратной фракции, связанного выходом свторым входом регулятора расхода возвратной фракции, датчик концентрации иэопрена в потоке мономера, выход которого подключен к второму входу блока определения разности концентраций иэопрена в потоке мономера и возвратной фракции, а также датчик концентрации изопрена в шихте, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит буферную емкость, установленную после колонны аэеотропной осушки, последовательно соединенные датчик и регулятор уровня шихты в буферной емкости, последовательно соединенные блок определения нагрузки на колонну азеотропной осушки, блок определения нагрузки на .колонну азео-тропной осушки, блок определения разбаланса между нагрузками на колби" 3 ну азеотропной осушки и батареи, блок усреднения и блок согласования нагрузок между колонной азеотропной а осушки и батареями, а также блок определения скорости изменения уровня шихты, регулятор концентрации иэопрена в шихте и блок определения разности между заданной концентрацией изопрена.в шнхте и концентрацией изопрена в возвратной фракции, вход которого подключен к выходу датчика концентрации изопрена в возвратной фракции, а выход - к второму входу блока определения задания регулятору расхода мономера, вход блока определения скорости изменения уровня ших- р ты связан с выходом датчика уровня шихты в буферной емкости, а выходс вторым входом блока согласования нагрузок между колонной азеотропной осушки и батареями, третий вход кото рого подключен к выходу регулятора уровня шихты в буферной емкости,чет1109 У 2вертый вход " к выходу блока определения"суммарной нагрузки на батареи и второму входу блока определения разбаланса между нагрузками на колон. ну азеотропной осушки и батареи, а выход - к третьему входу блока определения задания регулятору расхода мономера и второму входу блока определения задания регулятору расхода д возвратной фракции, входы блока оп 0ределення нагрузки на колонну азеотропной осушки соединены соответственно с вьходамн датчика расхода мономера н датчика расхода возвратной фракции, выход датчика концентрации изопрена в шихте подключен к входу регулятора концентрации изопрена в шихте, связанного выходом с четвертым входом блока определения задания регулятору расхода мономера.Изобретение относится к автоматизации процессов полимеризации и мо" жет быть использовано в производстве синтетического каучука, например каучуков СКИ, СКД и др., в химической и нефтехимической промышленности.Известно устройство для автомати. ческого регулирования концентрациимономера в шихте, содержащее датчики и регуляторы расходов мономера и возвратной фракции, подаваемых в колонну азеотропной осушки шихты, датчики концентрации мономера в потоках мономера, возвратной фракции и шихты, соединенные с блоками определения задания регуляторам расхода мономера и возвратной фракции.Устройство содержит также датчикирасхода шихты по батареям, соединенные с входами блока определения суммарной нагрузки на батареи, датчик уровня куба колонны, соединенный с регулятором, и блоки вычитания и умножения, причем вход блока вычитания соединен с выходом датчика концент. рации мономера в потоке шихты, выход его соединен с первым входом блока умножения, второй. вход которого соединен, с выходом блока определения суммарной нагрузки на батареи, выход блока умножения соединен с входом регулятора уровня 1.13.Однако данное устройство характе разуется недостаточно высокой точностью регулирбвания концентрации мономера в шихте, которая .обуславливается следующими причинами:значительной инерционностью колонны аэеотропной осушки, в результате чего информация о концентрации моно 1 мера (изопрена) в шихте поступаетв устройство с запаздыванием на 4060 мин после изменения регулирующих параметров (расходов мономера и воэвратной фракции);колебаниями уровня шихты. в колонне азеотропной осушки, вызванными коррекцией уровня по суммарной нагрузке на батареи и длительности анализа.10 . концентрации мономера в шихте (колебания указанного уровня шихты ухудшают температурный режим в колоннеи массообмен между жидкой и паровой фазами, а следовательно, снижаюткачество очистки шихты от примесей,например влаги;отсутствием учета в устройствезаданного значения концентрации моно" 15 мера в шихте, что практически ис 20 ключает применение устройства с целью стабилизации концентрации мономера в шихте. 1"ния разности между концентрациями мономера в потоках мономера и возв- фО ратной фракции и блоки определения, Наиболее близким по технической,сущности к изобретению является устройство для автоматического регулирования мономера в шихте, содержащее датчики и регуляторы расходов мо"номера и возвратной фракции, пода, ВаемИе в колонну азеотропной осушки Щ 1шихты, датчики концентрации мономера, возвратной фракции и шихты, датчики расхода шихты по батареям, сое. диненные с входами блока определениясуммарной нагрузки на батареи, блок И определения разности между концентра,циями мономера в поФоках шихты ивозвратной фракции, блок определе-,заданной регуляторам расхода мономера и возвратной фракции.При этом вхоЖ последних блоковТ,соединены через блоки определения1 разности концентраций мономера с со,ответствующими датчиками концентрации мономера в потоках мономера,1 возвратной фракции и шихты и с блоком определения суммарной нагрузки.на батареи, а выход - с регуляторами 10расходов мономера и возвратной фрак-ции.По информации о суммарной нагрузке на батареи и о концентрациях моно"мера в потоках мономера, возвратной 15фракции и шихты в блоках определения,заданной регулятором, формируютсярегулирующие воздействия на расходымономера и возвратной фракции 23.Одйако для известного устройства 20, также характерна недостаточно, высокая точность регулирования концентрации мономера в шихте, которая обуславливается наличием запаздывания впанелях регулирования вследствие 25значительной инерционности колонныаэеотропной осушки, а также тем,что в устройстве не.используется заданное значение регулируемого параметра. 30Целью изобретения является повышение точности устройства за счетповышения точности регулирования концентрации мономера в шихте.Поставленная цель достигается35тем, что устройство для регулированияконцентрации мономера в шихте, содержащее датчик расхода мономера, соединенный выходом через регулятор расхода мономера с имполнительным механизмом на линии мономера в колоннуазеотропной осушки, датчик расходавозвратной фракции, соединенный выходом через регулятор расхода возв. ратной фракции с исполнительным механизмом на линии возвратной фракциив колонну азеотропной осушки, датчикрасхода шихты по батареям, выходы ко"торых подключены к соответствующимвходам блока определения суммарной50нагрузки на батареи, последовательносоединенные датчик концентрацииизопрена в возвратной фракции, блокопределения разности концентрацийизопрена в потоке мономера и возвратной фракции и блок определения заданиярегулятору расхода мономера, вы-ход которого подключен к второму входу регулятора расхода мономера и к первому входу блока определения задания регулятору расхода возвратной фракции, связанного выходом с вторь 1 м 1 входом регулятора расхода возвратной фракции, датчик концентрации иэопрена в потоке мономера, выход которого подключен к второму входу блока определения разности концентраций иэопрена в потоке мономера и возвратной фракции, а также датчик концентрации изопрена в щихте, содержит буферную; емкость, установленную после колонны азеотропной осушки, последовательно, соединенные датчик и регулятор уровня шихты в буферной емкости, последовательно соединенные блок определения нагрузки на колонну аэеотропной осушки, блок определения разбаланса между нагрузками на колонну аэеотропной осушки и батареи, блок усреднения и блок согласования нагрузок между колонной азеотропной осушки и батареи, а также блок опре деления окоростн изменения уровня шихты, регулятор концентрации иэопрена в шихте и блок определения разности между заданной концентрацией иэопрена в шихте и концентрацией изпрена в возвратной фракции, вход которого подключен к выходу датчика концентрации изопрена в возвратной фракции, а выход - к второму входу блока определения задания .регулятору расхода мономера, вход блока определения скорости изменения уровня шнхты связан с выходом датчика уровФня шихты в буферной емкости, а выход- с вторым входом блока согласования нагрузок между колонной аэеотропной осушки и батареями, третий вход которого подключен к выходу регулятора уровня шихты в буферной емкости, четвертый вход - к выходу блока определения суммарной нагрузки на батареи и к второму входу блока определения разбаланса между нагрузками на колонну аэеотропной осушки и батареи, а выход - к третьему входу блока определения задания регулятору расхода мономера и к второму входу блока определения задания регулятору расхода возвратной фракции, входы блока определения нагрузки на колонну азеотропной осушки соединены соответственно с выходами датчика расхода мономера и датчика расхода возвратной фракции, выход датчика концентрации изопрена в шихте под" ключен к входу регулятора концентра-"ции изопрена в шихте, связанного выходом с четвертым входом блока определения задания регулятору расхода мономера.На чертеже приведена Функциональ-. 5 ная схема предлагаемого устройства.Схема содержит смеситель 1 потоков мономера и возвратной фракции, колонну 2 азеотропной осушки шихты, буферную емкость 3, контур регулиро вания расхода мономера, состоящий из датчика 4 расхода мономера, регулятора 5 расхода мономера, исполнительного механизма 6, контур регулирования расхода возвратной фракции, состоящий из датчика 7 расхода возвратной Фракции, регулятора 8 расхода возвратной фракции, исполнительного механизма 9, датчики 10-12 концентрации изопрена в потоках соответствен 20 но мономера, возвратной Фракции и шихты, датчики 13"16 расхода шихты на батареи, датчик 17 и регулятор 18 уровня шихты в буферной емкости 3, регулятор 19 концентрации иэопрена в шихте, блок 20 определения скорости изменения уровня шихты, блок 21 определения нагрузки на колонну азеотропной осушки, блок 22 определения суммарной нагрузки на батареи, блок ЗО 22 определения разбаланса между нагрузками на батареи и колонну азеотропной осушки, блок 24 усреднения разбаланса между нагрузками на батарею и колонну, блок 25 согласования нагрузрк между колонной азеотропной осушки и батареями, блок 26 определения разности концентраций изопрена в потоке мономера и возвратной Фракции, блок 27 определения разности 40 между заданной концентрацией изопрена в потоке шихты и концентрацией .иэопрена в.потоке возвратной фракции, блоки 28 и 29 определения заданий регуляторам 5 и 8 расходов мономера и возвратной фракции. Иономер (изопрен-ректификат) и возвратная (изопентан-изопреновая) фракция подаются на вход смесителя.1: откуда образовавшаяся шихта с концентрацией мономера 16-18 вес.Х пос" тупает в колонну азеотропной осушки. В колонне 2 шихта очищается от примесей (в основном от влаги) и через буферную емкость 3 поступает на распределение по батареям, представляющим собой цепочку последовательно соединенных полимериэаторов. От точности регулирования концентрации мономера зависят качественные и экономические показатели процесса полимериэации, который является основным в производстве каучука. Поэтому регулировать концентрацию мономера в шихте необходимо с высокой точностью.Устройство для автоматического регулирования концентрации мономера в шихте работает следующим образом.По информации с датчиков 4 и 7 расхода мономера и возвратной фракции в блоке 21 определения нагрузки на колонну 2 Формируется сигнал, пропорциональный величине нагрузки на колонну 2,Р дЬ+Р 1,где Р 4 и Р . - выходные сигналы с дат 7чиков 4 и 7,Р - выходной сигнал с блока 21.Блок 22 определения нагрузки набатареи суммирует сигналы с датчиков13-16 расхода шихты на батареи:Ргг = РЗ, + Р 74 + Р 1 + Р 16где Р- Р 1 - сигналы с датчиков1613-16 расхода шихтына батареи;Р - выходнОЙ сигнал сблока 22.Блок 23 определения разбалансамежду нагрузками на батарею и колоннуформирует сигнал, пропорциональныйразностиРгЗ Ри Рг 1где Р 7 - выходной сигнал с блока 23,Блок 24 усредняет за определенныйпромежуток времени, например эа 1 ч,сигнал, поступающий с блока 23 124, 2 з 1 и (РгФ; 1 Ъ;)где Р и Р , - выходные сигналы сблоков 23 и 24 в текущий 1-Й шаг усреднения;и - количество шагов усреднения,По информации с датчика 17 уровняшихты в буферной емкости 3 регулятор18 формирует регулирующий сигнал,например,.по П-закону регулированиягде К в настройка регулятора 18Р - выходной сигнал с датчика17ЭседР, - сигнал от ручного задатчикарегулятора 18, соответствующий заданному значению уровня шихты в емкости 3Р - выходной сигнал с регулято 18ра 18.По информации с указанного датчика 17 блок 20 определения скорости изменения уровня шихты формирует сигнал, пропорциональный скорости изменения уровня Р 11 Р 111 12 о М где Р., и Р - сигнал с датчика .й 1 0;17 уровня на текущем 1-м и преДыдущем,1 - 1-мшаге расчета скорости измененияуровня; 25д - дискретность (шаг,расчета скоростиизменения уровня,Р 2 - ВыходнОЙ сигнал сблока 20.По информации с регулятора 18 и блоков 20, 22 и 24 в блоке 25 согла-. сования нагрузок между колонной и батареями осуществляется формирование сигнала, пропорционального заданной нагрузке на колонну 2 Ъ Р 22 + Р 2 Е Р 1 Вгде Р 2 - выходной сигнал с блока 25,По информации с датчика 12 концент 40 рации мономера,в потоке шихты регулятор 19 формирует регулирующий сигнал, например, по П-закону регулирования зад Р, К(Р- Р) + К.,яа 45- сигнал от задатчика регулятора 19, соответствующий заданному значению 55 концентрации моно- мера в потоке шихты;- время интегрирования;Р в . выходной сигнал с19,регулятора 19.По информации с датчиков 10 и 11 концентрации мономера в потоках моно- мера и возвратной фракции блок 26 формирует сигнал, пропорциональный разности указанных концентраций моно- мера Ргь Р 1 о Рм фгде Р и Р, - выходные сигналы сдатчиков 1 О и 100,Р 2 ь выходной сигнал сблока 26.,Блок 27 определения разности междузаданной концентрацией мономера в.потоке шихты и концентрацией мономера в потоке возвратной Фракции формирует сигнал, пропорциональный разности коццентраций зад21, .12 11 Ф1 ЬаДгде Р, - сигнал, соответствующийзаданной концентрации мономера в потоке шихты,устанавливается операто-ром.вручную в блоке 27Р - выходной сигнал с блока27По -информации с регулятора 19, блоков 25-27 лок 28 определения задания регулятору 5 расхода мономера формирует сигнал, пропорциональный, регулирующемувоздействию на расход мономера Р Р 21 +Р28 25 Р2 ьгде Р - сигнал с выхода блока 28.По информации с блоков 25 и 28 блок 29 определения задания регулятору расхода 8 возвратной фракции формирует сигнал, пропорциональный регулирующему воздействию на расход возвратной фракции РЛ Р 26 . Р 28 фгде Р 2 - выходной сигнал с блока 29,Регуляторы 5 и 8 по информации с датчиков 4 и 7 расхода мономера и возвратной фракции, воздействуя на клапаны,.6 и 9, приводят значения указанных расходов к заданным значениям, соответствующим величинам сигналов с блоков 28 и 29.10 1109720 едактор Н.Пушненкова Техред Л.Микеш Корректор М.Шароши Заказ 6083/33Тираж 842 ВНИИПИ Государственногокоми по делам изобретений н о 113035, Москва, Ж, РаушскаяПодписнотета СССРкрытийнаб., д. 4/5 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна При увеличении расходов шихты на батареи, уменьшении уровня шихты в буферной емкости и скорости его из- ф менения устройство одновременно увеличивает расходы мономера и возврат ной фракции и наоборот.При уменьшении концентрации моно- мера в потоке шихты против ее заданного значения устройство увеличивает расход мономера и на столько же уменьшает расход возвратной фракции и наоборот.При уменьшении концентрации моно- мера в потоке мономера устройство увеличивает. расход мономера и умень-шает расход возвратной фракции инаоборот.При уменьшении концентрации мономера в потоке возвратной фракцииустройство увеличивает расход мономера и уменьшает расход возвратнойфракции и наоборот.Изобретение позволяет повыситьточность регулирования концентрациимономера в потоке шихты, а такжеулучшить технико-экономические пока-,затели процесса полимеризации мономера.а