Устройство автоматического управления процессом растворной полимеризации

СОЮЗ СОВЕТСКИХсоциАлистичесних РЕСПУБЛ 5 С 08 Р 2/00, С 0/ОО ОсудАРСТВенный НОо изоБРетениям и ОРи Гннт сссР ИТЕТРытиям 3 ММ, ,;А.,3 ЕНИЯ сы тво СССР00,с Ф сса та за омати ож эов выа за ения,а пред ског ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Казахский научно-исследовательский и проектный институт фосфорной промышленности(56) Авторское свидетельство СССР Мф 488194, кл. С 05 0 21/00, С 08 Г 13/00, 1975.Авторское свидетельсК 763356, кл. С 08 Р 2/С 05 Р 27/00, 1980.(54) УСТРОИСТВО АВТОМАТИВЕСКОГО УПРАВЛН 1 ИЛ ПРОЦЕССОМ РАСТВОРНОЙ ПОЛИ 21 Г РИЗАЦШ 1(57) Изобретение относится к автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано в проце х полимеризации олефинов в среде жидко го мономера. Цель изобретения - повь шение качества конечного продук счет повышения точности управления. Изобретение относится к ав эации процессов полимеризации быть использовано, в частност процессах полимеризации олефи среде жидкого мономера.Целью изобретения является шение качества конечного прод счет повьппения точности управНа фиг.1 показана блок-схе лагаемого устройства автомати.801657 В устроистве для повышения точностиоценки концентрации активных центровкатализатора дополнительно используется информация о значении вэякостиреакционной массы, По значениям концентрации полимера в реакторе, температуры и вязкости реакционной масопределяется поправка, учитываемаяустройством при оценке концентрацииактивных центров катализатора, а затем и скорости реакции. Вязкость оценивается по мощности, потребляемойдвигателем перемешивающего устройства. С этой целью устройство управления снабжено датчиком 9 вязкости(мощности, потребляемой двигателемперемешивающего устройства), соединенным с блоком 10 коррекции скорости реакции, другие входы которогосоединены с датчиками 5 и 7 температуры реакционной массы и концентрации полимера в зоне реакции соответственно, а выход соединен с входомблока 11 определения скорости реакции. 2 ил. управления процессом растворной полимериэации; на фиг,2 - блок-схема блока коррекции скорости реакции.Устройство содержит датчик 1 температуры моноиера на входе в реактор и датчик 2 давления, установленные на трубопроводе 3 подачи мономера в реактор 4, в котором размещены датчик 5 температуры в реакторе, датчик 6 давления и датчик 7 концентрацииполимера, а на двигателе 8 мешалкиустановлен датчик 9 мощности, потребляемой двигателем 8. Выход датчика 5 температуры соединен с первымвходом блока 10 коррекции скорости5реакции, второй и третий входы кото-рого соединены соответственно с датчиком 7 концентрации полимера и датчиком 9 моцности, а выход блока 10соединен с третьим входом блока 11определения скорости реакции, второйи первый выходы которого соединенысоответственно с датчиком 7 концентрации полимера и датчиком 5 температуры, Выход блока 11 соединен спервьм вхддом блока 12 коррекции,второй вход которого соединен с датчиком 5 температуры в реакторе,третий - с датчиком 6 давления,четвертый - с датчиком 1 температурымономера на входе в реактор, пятый -с датчиком 2 давления. Выход блока12 коррекции через блок 13 сравнениясоединен с первьи входом регулятора14 расхода, второй вход которогосвязан с датчиком 15 расхода, установленньм на трубопроводе 16 подачикатализатора в реактор 4. На трубопроводе 16 также установлено исполнительное устройство 17, связанное свыходом регулятора 14 расхода.Блок 10 коррекции скорости реакции содержит блок памяти 18, выходкоторого связан с первым входом блока 19 определения ошибки оценки концентрации полимера, с первым входомблока 20 определения ошибки оценкитемпературы в реакторе и с входомблока 21 определения концентрации 40катализатора в реакционной зоне, вы.ход которого связан с первым входомкоммутатора 22 и с вторым входом блока 19 определения ошибки оценки кон"центрации полимера, а также с вторымвходом блока 20 определения ошибкиоценки температуры в реакторе, Третий вход блока 19 определения ошибки оценки концентрации полимерачерез первый усилитель 23 связан с50первьи входом сумматора 24, а выходблока 20 определения ошибки оценкитемпературы в реакторе через второй усилитель 25 связан с вторым входом сумматора 24, выход которого через блок сравнения 26 соединен с вторым55входом коммутатора 22. Выход коммутатора22 соединен с первым входом блока 27депения, второй вход которого черезКоэффициенты а, 1 модели - величины постоянные; Х К - концентрация активных центров катализатора - величина неизвестная, принимается на первом шаге вычислении, например,чфК К ффкравнои нулю; Х,2, Э - оценки переменных Х , Х , Х , осуществля 1еиые по модели.1.2. Вычисляют ошибку, связаннуюК- с приближенннм заданием Х по фор- ле му 1 г К лк 2 к Лк г 3 = 1 (х - х, ) + о (х - х ) 1 1г г 2 Угде1, 02 - весовые коэффициенты.1.3. Если 13 ф (7 К - допустимаяошибка вычислений, заданная заранее),то изменяют Х "Э на некоторую величину а ., Э в сторону увеличения ичк 1переходят к выполнению п,1 1,у. кЕсли же 3 ( 7 ф; тогда Х, - принимается .чак оценка концентрации активных центров катализатора в реакционной массе.1,4. Корректируют оценку концентрации активньм центров по формулеЬХЭ= ХЭ -Ъ- У4 где Х 4 - величина мощности, потребляемой электрическим двигателем, измеренная датчиком 9;Ь - коэффициент, связывающий усилитель 28 связан с датчиком 9 мощности, потребляемой электродвигателем.Алгоритм работы системы управления заключается в следующем.Результат измерения датчиками 5 и 7 обозначают как Х 1, Хг. Если момент времени измерения обозначить через 1, тогда Х , Х - текущее значеК КФние, полученное с датчиков 5 и 7, а К- к-гХ - Х - результаты измерения в предыдущий дискретный момент времени (в устройстве обеспечиваются блоком 18 памяти)1) 1.1. Блок 10, По дискретной линеаризованной модели вычисляют) Блок 11, Скорость реакции определяют иэ соотношенияк кк УХ Хз0тт К2.где У - коэффицие нт, учитывающийхарактеристики реактора, а такхе значения управляющих переменных (кроме расхода катализатора).3) Блок 12, Коррекция скорости реакции в зависимости от колебаний плотности сырья и реакционной ма с сы3( К+1 Р г -1 Рср Р гооггде ц 1, 1 - весовые коэффициенты,Р , Р - давление соответственно реакционной массы и мономера на входе;сР, со - температура там же.4) Блок 13. Полученная в блоке 12 оценка скорости реакции сравнивается с заданиемРассогласование передается в ка 1честве директивы регулятору 14, который в зависимости от его величины формирует управляющее воздействие соответственно закону управления, на который он настроен.Устройство управления процессом растворной полимеризации работает следующим образом.При постоянстве плотности и сосстава жидкого мономера в трубопро- :оде 3 блок 10 коррекции скорости реакции по сигналам от датчика 5 температуры, датчика 7 концентрации полимера и датчика 9 потребляемой мощности двигателя 8 мешалки формирует сигнал следующим образом (см. Фиг.2), Сигнал от датчика 5 температуры поступает на первый вход блока памяти 18 и одновременно на третий входблока 20 определения оыибки оценки температуры в реакторе, а сигнал от датчика 7 концентрации полимера - на второй вход блока памяти 18 и одновременно на третий вход блока 19 определения ошибки оценкиконцентрации полимера. Запомненныесигналы с выхода блока памяти 18поступают одновременно на первый 5вход блока 1) определения ошибки(оценки концентрации полимера, первый вход блока 20 определения ошибкиоценки температуры в реакторе и входблока 21 определения концентрациикатализатора в реакционной зоне,выходной сигнал которого, пропорциональный текущему значению концентрации катализатора в реакционной зоне, поступает одновременно на второйвход блока 19 определения ошибкиоценки концентрации полимера и второй вход блока 20 определения ошибкиоценки температуры в реакторе. В бло ке 19 определения ошибки оценки концентрации полимера с использованиемсигналов с выхода блока 18 памяти ис выхода блока 21 определения концентрации катализатора в реакционной 25 зоне определяется текушее значениеконцентрации полимера в реакторе,в результате чего на выходе блока 19вырабатывается сигнал, пропорциональный ошибке определения концентрации 30 полимера в реакторе 4, В блоке 20определения ошибки температуры в реакторе с использованием сигналов с. выхода блока 18 памяти и с выходаблока 21 определения концентрации ка тализатора и реакционной зоне определяется текущее значение температурыв реакторе 4, сравнивается с измеренным значением температуры в реакторе 4, в результате чего на выходе 40 блока 20 вырабатывается сигнал, пропорциональный ошибке оценки температуры в реакторе 4. Выходной сигналблока 19 определения ошибки концентрации полимера, усиленный в первом 45 усилителе 23, поступает на первыйвход сумматора 24, где суммируетсяс поступившим на второй вход усиленным вторым усилителем 25 входным сигналом блока 20 определения ошибки 50 оценки температуры в реакторе. Выходной сигнал сумматора 24, пропорциональный текущему значению приведенной ошибки, поступает на вход блокасравнения 26, где сравнивается с эа данным значением приведенной ошибки.Выходной сигнал блока сравнения 26поступает на второй вход коммутатора22, на первый вход которого подаетсявыходной сигнал блока 21 определе 1657511ния концентрации катализатора в реакционной зоне. В случае, когда значение приведенной ошибки, полученной в суматоре 24, больше заданного значения, выходной сигнал коммутатора 22 не Формируется, а работа блока 10 коррекции скорости реакции продолжается, как описано выше. В случае, когда значение приведенной ошибки, полученной в сумматоре 24, меньше заданного знчепия, или равно ему на выходе коммутатора 22 Формируется сигнал, равньп выходному сигналу блока 21 определения концентрации катализатора в реакционной зоне, подаваемьп на первый вход блока 27 деления, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 9 мощности, потребляемой электродвигателем 8, усиленный усилителем 28. Выходной сигнал блока 27 проходит через блок усиления и используется далее в качестве сигнала коррекции, поступаюгего на третий вход бло ка 11 определения скорости реакции (см. Фиг.1), на второй вход которого поступает сигнал от датчика 7 концентрации полимера, а на первый вход - сигнал от датчика 5 температуры. Выходной сигнал от блока 11 определений скорости реакции, проходя через блок 12 коррекции, без изменения подается на блок 13 сравнения, где текуШая скорость реакции сравнивается с заданной и в зависимости от их разницы еияется задание регулятору 14 расхода катализатора, управляющему исполнительщк устройством 17, которое изменяет подачу катализатора 40 в реактор 4 до тех пор, пока текущая скорость реакции не сравняется с заданной.При изменении плотности и/или со - става жидкого мономера в трубопро воде 3 и/или активности катализатора в трубопроводе 16 в соответствии с изменением сигналов от датчика 5 температуры, датчика 7 концентрации голимера и датчика 9 мощности, потребляемой электродвигателем 8 мешалки, изменяется величина вьходного сигнала блока 10 коррекции скорости реакции, в результате чего изменяется выходной сигнал блока 11 определения скорости реакции, поступающий на первый вход блока 12 коррекции. В соответствии с изменением выходного сигнала блока 11 определения скорости реакции, а также с изменением сигналов датчиков температуры 1 и 5 и датчиков давления 2 и 6 изменяется выходной сигнал блока 12 коррекции, пропорциональный скорректированному значению текугей скорости реакции. Этот сигнал поступает на вход блока 13 сравнения, где текущая скорость реакции сравнивается с заданной и в зависимости от их разницы меняется задание регулятору 14 расхода катализатора, управляющему исполнительчым устройством 17, которое изменяет подачу катализатора в реактор 4 до тех пор, пока текущая скорость реакции не сравняется с заданной.Формула изобретенияУстройство автоматического управления процессом растворной полимеризации, содержащее датчики температуры и давления, установленные в реакторе и на трубопроводе подачи мономера в реактор, соединенные своими выходами с первым - четвертым инФормационными входами блока коррекции, выход которого через блок сравнения соединен с первым входом регулятора расхода катализатора, второй вход которого соединен с выходом датчика расхода катализатора, а выход - с исполнительным устройством, установленным на линии подачи катализатора в реактор, блок определения скорости реакции, блок коррекции скорости реакции и датчик концентрации полимера, установленный в реакторе, при этом первые и вторые входы блоков определения и коррекции ско" рости реакции соединены с-датчиками концентрации полимера и температуры, выход блока коррекции скорости реакции соединен с третьим входом блока определения скорости реакции, выход которого соединен с пятым входом блока коррекции, а блок коррекции скорости реакции в своем составе содержит блоки определения ошибки по концентрации полимера и по температуре в реакторе, блок определения концентрации катализатора в реакционной зоне, коммутатор, первьп и второй усилители, сумматор и блок сравнения, один из входов которого соединен с выходом задатчика, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что, с цельюповышения качества конечного продукга за счет повышения точности управления, в его состав введен датчик вязкости а в блок коррекции скоро 95 сти реакции введены блок памяти, блок деления и третий усилитель, выход которого соединен с первым входом блока определения ошибки по концентрации полимера, с первым входом блока опре О деления ошибки по температуре в реакторе и с входом блока определения концентрации катализатора в реакционной зоне, выход которого соединен с первым входом коммутатора, вторым входом блока определения ошибки по концентрации полимера и вторым входом блока определения ошибки по температуре в реакторе, третий вход блокаопределения ошибки по концентрацииполимера соединен с выходом датчикаконцентрации полимера в реакторе, авыход через первый усилитель соединен с первым входом сумматора, выход блока определения ошибки оценкитемпературы в реакторе через второйусилитель соединен с вторым входомсумматора, выход которого через блоксравнения соединен с вторым входомкоммутатора, выход которого соединенс первым входом блока деления, второйвход которого через третий усилитель соединен с выходом датчика вязкости.1657511 Составитель А.ПрусковцовРедактор Т.Иванова Техред М.Моргентал Коррек Обручар Тираж 32 одписно оизводственцо-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 2426 ВНИИПИ Государстве 11го комитета п 5, Москва, ЖизобретениямРаушская н открытиям при ГКНТ ССС д, 4/5