Устройство для автоматического управления процессом полимеризации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХРЕСПУЬЛИН 0 27/00 11 С 08 Р 136/04 ф ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРР 401677, кл. С 08 Р 1/00, 1969,Авторское свидетельство СССРФ 924054 кл, С 08 Г 136/04, 1980.Поплавский В.Ф. и др, Разработка и исследования САР технологических параметров в производстве каучука, СКИ. - "Автоматизация химических.процессов", 1983, вып. 3,с. 8-14.(54)(57) устРОйство для АвтомАтичесКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ, содержащее датчики температуры и расхода шихты, регуляторы рас" хода катализатора и шихты,. датчик технологического параметра в зоне реакции, два сумматора, бЛок умножения, экспоненциальный фильтр, регулирующий блок, блок ограничения управляющего воздействия регулятору расхода катализатора и два задатчика, при этом датчик температуры, шихты соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с первым задатчиком, а выход - с первым входом блока умножения, второй вход которого сое. динен с датчиком расхода шихты, а выход - с первым входом второго сум. матора, второй вход которого соединен с выходом регулирующего блока,ва 1159925 Д а выход через блок ограничения - с задающим входом регулятора расхода катализатора, регулирующий блок соединен первым входом через экспоненциальный Фильтр с вторым задатчи ком, а вторым входом - с датчиком технологического. параметра в зоне реакции, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования технологического параметра в зоне реакции, оно дополнительно снабжено емкостью для усред"4 кения полимеризата, датчиком уровня в емкости для усреднения полимеризата, третьим, четвертым, пятым и шестым задатчикоами, третьим н четвертым сумматорами, вторым экспоненциапьным фильтром, вторым регулирующим блоком, блоком ограничения управляющего воздействия регулятору расхода шихты, вторым блоком , умножения, переключателем, причем третий задатчик соединен с третьим ;входом первого регулирующего блока, датчик уровня в емкости для усреднения полимеризата соединен с первым входом второго регулируюшего блока и первым входом третьего сумматора, а второй вход второго регулирующего блока и второй вход третьегосумматора соединены с четвертымзадатчиком, выход второго регулирующего блока соединен с первым входомчетвертого сумматора, второй нходкоторого соединен через второй блокеумножения с выходом третьего сумматора, а выход четвертого сумматорасоединен с первым входом переключателя, второй вход переключателя итретий вход второго регулируощегоблока соединены с пятым задатчиком,1159928 третий вход переключателя соединенчерез второй экспоненциальный фильтрс шестым задатчиком, а выход йереключателя соединен через блок ограниче 3Изобретение относится к области автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано в про изводстве синтетическогокаучука марок СКИ, СКД и др. видов каучука в химической и нефтехимеческой промышленности.Целью изобретения является ловы шение точности регулррования технологического параметра в зоне реакции полимеризации.На чертеже представлена блок-схема устройства.1Устройство содержит полимеризационную установку 1, емкость 2 для усреднения полимеризата, датчик 3 температуры шихты, первый задатчик 4, первый сумматор 5, первый блок 6 умножения, датчик 7 расхода шихты, второй задатчик 8, первый экспоненциальный фильтр 9, первый регулирующий блок 10, датчик 11 технологического параметра (например, темпе ратуры) в зоне реакции, третий задат-. чик 12, второй сумматор 13, блок 14 ограничения управляющего воздействия регулятору расхода катализатора, регулятор 15 расхода катализатора, датчик 16 уровня в емкости 2 для усреднения полимеризата, третий сумматор 17, второй регулирующий блок 18, четвертый задатчйк 19, второй блок 20 умножения,.:чеТвертый сумматор 21, второй экспоненциальный Фильтр 22, пятый задатчик 23, шестой задатчик 24, переключатель 25, 1 блок 26 ограничения управляющего воздействия регулятору расхода ших ты, регулятор 27 расхода шихты,Углеводородную шихту и катализа" тор подают в полимеризационную .установку 1, где осуществляется процесс полимеризации. Важным показателем процесса является значение техноло= гического параметра в зоне реакции ния управляющего воздействия регулятору расхода шихты с задающим входомрегулятора расхода шихты. 2(например, температуры, конверсиимономера, вязкости полимеризата ит.п,). От точности регулированияэтого параметра зависит однородностЬ5 получаемого каучука, а также экономические показатели. Образовавшийсяв полимеризационной установке 1 полимеризат поступает в емкость 2 дляусреднения полимеризата, где онусредняется по своим физико-механическим показателям (вязкость по Иу-ни, пластичность .по Карреру и др.).Из емкости 2 для усреднения полимеризата полимеризат направляют на1% дегазацию. Емкость 2 для усредненияполимеризата одновременно служитбуфером для бесперебойного снабжения полимеризатом агрегатов дегазации. В общем случае в емкость 2 для20 усреднения полимеризата можно подать полимеризат из нескольких па-.раллельно раббтающих полимеризацион.ных установок.Устройство для автоматического25 управления процессом полимеризацииработает следующим образом.По информации от датчика 3 температуры шихты и первого задатчика 4на выходе первого сумматора 5 форин30 руется сигнал цц , значение которогоравно разности между заданным значе"нием температуры в зоне реакцииТ;и текущим значением температурышихты Т35 51 З, ф, (1)СигналУ; поступает на первыйвход первого блока 6 умножения, навторой. вход которого поступает сигнал от датчика 7 расхода шихты( ), Выходной сигнал блока 6 умножения Формируется следующим образом:ь 1 ф 1 1- (2)где Ю - йостоянный коэФФициент,определяемый экспериментальным путем или расчет1159928 Этот сигнал поступает на вход блока 20 умножения, на выходе которого .формируется сигнал, значение которого равно произведению значения вход ного сигнала на самого себя и на,постоянный коэффициент/10 где " - настроечный параметр, определенный экспериментальнопри наладке устройства.Выходные сигналы второго регулирующего блока 18 и блока 20 умноже ния поступают соответственно на первый и второй входы четвертого сумматора 21, где они складываются(16) где Н, - значение сигнала от датчика 16 уровня в емкости 2 для усредненияполимеризата, %Н - значение сигнала от за 31датчика 19К 4 К К - настроечные параметры,46определяемые экспериментальным путем приналадке устройства",5 . - текущее и предыдущее) 21-лзначения интегральнойсоставляющей выходногосигнала второго регулирующего блока 18:,- значение сигнала от пятого задатчика 23.Сигнал от пятого задатчика 23 является дискретным, Он может иметьдва значения: 0 или 1. . 40Для включения второго регулирующего блока 18 пятый задатчик 23 необходимо установить в положение,при котором его выходной сигнал равен единице ( Мг; = 1). Для отключе,ния второго регулирующего блока 18пятый задатчик 23 устанавливаетсяв положение, при котором его выходной сигнал равен нулю (Чгз;,=О). фзависимость (15) можно записать вф 5 более развернутом. видео; е 1 "зс 1 г;ьф (17)+К 111, г30С помощью второго экспоненциального фильтра 22 осуществляется сглаживание сигнала, поступающего отшестого задатчика 24(18) где 8 4р 3фЗ 1 5 ФВыходные сигналы четвертого сум-., матора 21, второго экспоненциального .фильтра 22 и пятого задатчика 23 поступают соответственно на первый, второй и третий входы переключателя 25.От.пятого задатчика 23 поступаетдискретный сигнал Чгз;, значение ко(13) 5Сигнал от датчика 16 уровня в емкости 2 для усреднения полимеризата поступает на первый вход третьего сумматора 17 и на первый вход второ-. го регулирующего блока 8, На второй вход третьего сумматора 17 и на второй вход второго регулирующего блока 18 поступает. сигнал от четвертого задатчика 19. На третий, вход второго регулирующего блока 18 поступает сигнал от пятого задатчика 23,Второй регулирующий блок 18, как и первый, реализует ПИД-регулятор, в котором интегральная составляющая обнуляется при его отключении дф, К,НН.),1 Ч 111 У,=К Н -Н 16, М "г ".1 (12)1 ьлМ рА ьс Выходным сигналом третьего сумматора 17 является результат сложения сигналов от датчика 16 уровня в емкости 2 для усреднйния полимеризата и третьего задатчика 19,г9 в фз 1 В ю 1фэ% й- постоянная времени второгоэкспоненциального фильтра 22, ч- значение сигнала от шестого1 адатчика 24 (заданное опе-.ратором значение расходашихты на полимеризационнуюустановку), кг/ч- выходной сигнал второгоэкспоненциального фильтра 22(сглаженное. заданное значение расхода шихты), кг/ч,(19) (20) чВыходной сигнал переключателя 25 поступает на вход блока 26 ограничения управляющего воздействия регулятору расхода шихты. Этот блок, как и блок 14 ограничения управляющего воздействия регулятору расхода катализатора, является известным блоком ограничения типа "упор".Выходной сигнал блока 26 ограничения управляющего воздействия ре- . 2 О гулятору расхода шихты формируется следующим образом:Г ФдУ Г й 1 +,Гограничения на управляющее воздействие регулятору 27расхода шихты, кг/ч,1Ге - ограниченное управляющее воздействиерегулятору 27 расхода шихты, кг/чв ; - предыдущее значениеограниченного управ ляющего воздействиярегулятору 27 расхода шихты, кг/ч;,кзМ 1 Б 1-1 . 45аЧ .=МВыходной сигнал блока 26 ограничения управляющего воздействия регулятору расхода шихты поступаетна задающий вход регуляторы 27расхода шихты. Изменением расхода Щшихты осуществляется регулированиеуровня в емкости 2 для усредненияполимеризата.Полимеризат обладает адгезионнцми свойствами, в связи с чем возможны случаи выхода из строя дат 1чика 16 уровня пояимеризата в емкости 2 для усреднения полимеризата. торого может быть равно 1 или О, В зависимости от значения сигнала от пятого задатчика 23 выход переключателя 25 соединяется со своим первым или вторым входом Кроме того, по технологическим причинам полимеризат из полимериэацион-,ной установки 1 могут не подаватьв емкость 2 для усреднения полиме 5 риэата. По этим причинам в предлагаемом устройстве и предусмотренавозможность работы устройства вдвух режимах. Для работы устройства в первом режиме пятый задатчик 23О устанавливается в положение, прикотором на его выходе сигнал к,равен единице. При этом, выход переключателя 25 соединяется со своимпервым входом, на который подаетсясигнал от четвертого сумматора 21.Таким образом, в этом режиме расход шихты на полимеризационную установку 1 корректируется в зависимости от уровня в емкости 2 для усреднения полимеризата, Для работыустройства во втором режиме пятыйзадатчик 23 устанавливается в поло,жение, при котором на его выходесигнал Ув; равен нулю. Лри этомвыход переключателя 25 соединяетсясо своим вторым входом, на которыйподается сигнал от второго. экспоненциального фильтра 22. Таким образомв этом режиме расход шихты на полимериэационную установку 1 корректируется оператором с помощью шестогозадатчика 24. Оба режима работы устройства обеспечивают плавное изменение расхода шихты. В первом режимеэто достигается подбором настроечныхпараметров К, К, К, К 7, а во втором режиме - дополнением вторым экспоненциальным Фильтром 22.Таким образом, за счет плавногоизменения расхода шихты достигаетсязначительное повышение точности регулирования технологического параметра в зоне реакции по сравнениюс базовым объектом,За счет повышения точности регулирования температуры в,зоне реак"ции процесс полимеризации протекаетв более оптимальных условиях, чтоприводит к снижению расходов катализатора и циркулиярующего растворите-ля для получения одной тонны полимера. Кроме этого, за,счет своевременной автоматической корректировки.расхода шихты по уровню в емкости 2для усреднения полимеризата снижается число остановов и пусков полимеризационной установки 1, что такжеприводит к значительному сокращениюрасходов катализатора и циркулирующе91159928 )ого растворителя. Расход фиркулирую,5 т, а расход катализатора для по- щего растворителя для получения од- лучения одной тонны полимера снизилной тонны полимера снизился на ся на 0,3 кг. Составитель В,ШуваловТехредИ.Гергель Корректор Г.Решетник Редактор Т.Кугрышев а Патент", г.У ород, ул.Проектна и/22 Тираж 475 ,ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и а 313035, Москва, Ж, Рауш