Устройство для моделирования содержания летучих продуктов в полимере

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЛЕТУЧИХ ПРОДУКТОВ В ; ПОЛИМЕРЕ, содержащее блок регистрации , четыре умножителя, три масштабирующих усилителя, о т л и ч а ющ е е с я тeм что, с целью повышения точности моделирования, оно дополнительно содержит датчики концентрации мономера в первом и вто-г ром реакторах, датчики температуры в первом и втором реакторах, датчик коицентрации водорода, датчик потока реакционной смеси, датчик потока катализатора, датчик концентрации полимера, четыре блока нелинеЯг ности типа экспонента, пять сумматоров , два блока деления, квадратор , источник постоянных напряжеНИИ и четыре умножителя, причем выход датчика концентрации мономе-, ра в первом реакторе соединен с первыми входами первого и четвертого -, умножителей, выход датчика концентрации мономера во втором реакторе соединен с первьали входами второго и третьего умножителей, выход датчика температуры в первом реакторе ч&р&з соответствующие блоки .й . ности типа экспонента подключен 1 к вторым входам первого и четверто- : го умножителей, а выход датчика температуры во втором реакторе через соответствующие блоки нелинейности типа экспонента подключен к вторым входам, второго и третьего умножителей , выходы перврго и второго умножителей подключены соответственно к входам первого сумматора, а выходы третьего и четвертого умножителей - к входам четвертого сумматора, выход датчика концентрации водорода через соответствукндие масштабирую щие усилители соединен с первыми входами второго и третьего сумматоров , выходы которых подключены соответственно к первьм входам пятого СП и шестого умножителей, вторые входы которых подключены к выходу перiBoro блока деления, первый вход коjToporo соединен с выходом датчика потока катализатора, а второй вход с выходом квадратора, вход, которого подключен к выходу датчика потока реакционной смеси, выходы первого сумматора и пятого умножителя подключены соответственно к входам седьмого умножителя, выход которого через третий масштабирующий усилитель соединен с первьм входом пятого сумматора , выходы четвертого суглматора и шестого умножителя подключены соответственно к входам восьмого умножителя , выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу второго блока деления,второй вход которого соединен с выходом датчика концентрации полимера, выход второго блока деления подключен к. первому входу шестого сумматора,выход которого соединен с вхо . дбм-блока регистрации,вторые входы то-г;. рого, треть его и. шестого сумматоров сое-. динены с соответствующими выходами ис-; точника прстоянных напряжений. , ,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.Я0„„1О24944 А

y(51) G 06 G 7/58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Л б ,"в, в;

j " ; а. .яег3„ в, . " (21) 3392907/18-24 (22) 10. 12. 81 (46) 23. 06. 83. Бюл. В 23. (72) A.Â. Зак, Б.A. Перлин, П.П. Шпаков, И.М.Абрамзон, E.Ï.Ãàðìàøîí, В.A.Ëàâров, В.A.Äðîçäoâ, С.А.Будер, E.Ë.Oñîâский, Х.В.Мустафин, В.И.Борейко, . рым входам второго и третьего умноВ.В.Кротов, Ю.П.Баженов и В.A.Äîãîéäà жителей, выходы первого и второго (53) 681.3(088.8) (56) 1. Дроздов В.A., Нильна С.Я., Гурари В.Э. и др. Изучение кинетики реакции образования линейных димеров изопрена н присутствии катализатора на основе тетрахлорида титана и триизобутилалюминия. — ЖПХ, ЬШ, У 8, 1980, с.1803.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 769569, кл. G 06 G 7/75, 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЛЕТУЧИХ ПРОДУКТОВ В

ПОЛИМЕРЕ, содержащее блок регистрации, четыре умножителя, три масшта- 1торого соединен с выходом датчика бирующих усилителя, о т л и ч а ющ е е с я тем что, с целью повышения точности моделирования, оно дополнительно содержит датчики концентрации мЬномера в первом и вто-, ром реакторах, датчики температуры в первом и втором реакторах, датчик концентрации водорода, датчик потока реакционной смеси, датчик потока катализатора, датчик концентрации полимера, четыре блока нелиней ности типа экспонента, пять сумматоров, два блока деления, квадратор, источник постоянных напря- жений и четыре умножителя, причем . выход датчика концентрации мономе-, ра в первом реакторе соединен с первыми входами перного и четвертого ; умножителей, выход датчика концентрации мономера во втором реакторе . соединен с первыми входами второго " и третьего умножителей, выход датчика температуры в первом реактоРа через соответствующие блоки нелинейности типа экспонента подключен 1 к вторым входам первого и четвертого умножителей, а выход датчика температуры во втором реакторе через соответствующие блоки нелинейности типа экспонента подключен к втоумножителЕй подключены соответственно к входам первого сумматора, а выходы третьего и четвертого умножителей - к входам четвертого сумматора, выход датчика концентрации водорода через соответствующие масштабирую щие усилители соединен с первыми вхОдами второго.и третьего сумматоров, выходы которых подключены соответственно к первым входам пятого и шестого умножителей, вторые входы которых подключены к ныходу первого блока деления, первый вход яо- С потока катализатора, а второй входил с выходом квадратора, вход. которого подключен к выходу датчика потока реакционной смеси, выходы первого сумматора и пятого умножителя подключены соответственно к входам седьмого умножителя, выход которого через третий масштабирук щй усилитель соединен с перным входом пятого сумматора, выходы четвертого сумматора и шестого умножителя подключены соответственно к входам восьмого умножителя, выход которого соединен с вторым входом пятого сумматора,.выход которого подключен к первому входу второго блока деления, второй вход которого соединен с выходом датчика концент рации полимера, выход второго блока деления подключен к. первому входу шестого сумматора, выход которого соединен с входом блока регистрации, вторые входы вто- . рого, третьего и шестОго сумматоров сое- . динены с соответствующими выходами ис -" точника постоянных напряжений.

1024944

Изобретение относится к устройствам для моделирования процессов полимеризации и может найти применение в промышленности для моделирования содержания летучих продуктов в полимере.

Содержание летучих продуктов, определяемое по потерям массы полимера при 105 С, является одним из важнейших показателей его качества и,: в конечном счете, оказывает существенное влияние на качество вулканизатов, полученных на основе, например,полииэопрена, и на загазованнооть рабочих помещений. При этом содержание летучих продуктов опре- !5 деляется в основном концентрацией олигомеров (димеров и тримеров) изопрена, образующихся на стадии полимериэации.

Известны устройства для математи- 20 ческого моделирования процессов оли-. гомеризации (13.

Эти устройства применяются для об-: разования линейных димеров изопрена, но не для образования тримеров и -, р5 определения летучих продуктов в по-! лимере.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования динами- З0 ки распределения по фракциям состава компонентов вещества, содержащее ключи, интеграторы, блоки умножения на постоянный коэффициент, блоки умножения, блок регистрации и пороговые элементы, соединенные таким образом, что они позволяют определить фракционный состав полимера в реакторе полимеризации и рас- считать его динамику t,23.

Это устройство дает воэможность 40 проследить изменение концентрацяи всех фракций продукта,. но не позво-. ляет определить концентрацию олиго- меров и,следовательно, содержание ,летучих продуктов в полимере; От- 45 сутствие этой информации не обеспечивает достаточную точность моделирования процесса и не поэво« ляет использовать ее для расчета и; управления качеством полимера. 50

Цель изобретения - повышение точности моделирования.

Эта цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок регист рации, четыре умножителя и три масштабирующих усилителя, дополнительно введены датчики концентрации мономера в первом и втором реакторах, датчики температуры в первом и втором реакторах, датчик концентрации Ю водорода, датчик потока катализатора, датчик потока реакционной смеси, датчик концентрации полимера, четыре блока нелинейности типа экспонента пять сумматоров, два блока деления, квадратор, источник постоянных напря= жений и четыре умножителя, причем выход датчика концентрации мономера в первом реакторе соединен с первая входами первого и четвертого умножителей, выход датчика концентрации мономера во втором реакторе соединен с первьми входами второго и третьего умножителей, выход датчика температуры в первом реакторе через соответствующие блоки нелинейности типа экспонента подключен к вторьм входам первого и четвертого умножителей, а выход датчика температуры во втором реакторе через .соот ветствующие блоки нелинейности типа: экспонента подключен к вторивши входам второго и третьего умножите- " лей, выходы первого и второго умно жителей подключены соответственно к входам первого сумматора, а выходы третьего и четвертого умножителей к входам четвертого сумматора, выход датчика концентрации водорода че-, рез соответствующие масштабирующие усилители соединен с первыми входа-. ми второго и третьего сумматоров, выходы которых подключены соответственно к первым входам пятого и mecтого умножителей, вторые входы которых подключены к выходу первого блока деления, первый вход которого соединен с выходом датчика потока катализатора, а второй вход - с выходом квадратора, вход которого под,ключен к выходу датчика потока реакционной -смеси, выходы первого сумматора и пятого умножителя подключены соответственно к входам седьмого умножителя, выход которого через третий масштабирующий усилитель соединен с первым.входом пятого сумматора, выходы четвертого сумматора и шестого умножителя подключены соответственно к входам восьмого умножителя, выход которого соединен с вторьм входом пятого сумматора, выход которого подключен к первому входу второго блока деления, второй вход которого соединен с выходом датчика концентрации полимера, выход второго блока деления пОдклЮчен к первому входу шестого сумматора, выход которого соединен с входом блока, регистрации, вторые входы второго, третьего и шестого сумматоров сое» динены с соответствующими выходами источника постоянный напряжений.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для моделирования содержания летучих продуктов.

Устройство содержит первый-четвертый блоки .1-4 нелинейности типа экспонента, первый-четвертый" блоки 5-8 умножения, квадратор 9, пятый-восьмой блоки 10-13 умноже1024944 ния, первый-шестой сумматоры 14-19,,масштабирукхцне усилители 20-22, первый и второй блоки 23 и 24 деле= ния, датчики 25 и 26 концентрации мономера в первом и втором реакторах соответственно, датчики 27 и 28 темпе-) ратуры в.первом н втором реакторах соответственно, датчик 29 концентрации водорода, датчик 30 потока ката,лизатора, датчик 31 концентрации реакционной смеси, датчик 32 кон- 10 центрации полимера, блок 33 регистрации, источник 34 постоянных напряжений.

Устройство состоит из.двух контуров, один из. которых oTpawaei влия- 15 ние температуры реакции и концентраций мономера и полимера в реакторах на содержание летучих продуктов, а другой — влияние концентраций водорода, потоков катализатора и реакционной смеси.

Каждый контур состоит из двух каналов, отражающих влияние указанных параметров на димеры и тримеры изопрена соответственно, определяющих в основном потери массы в полиизопрене.

Каждый канал первого- контура включает две линии, в которых происходит определение влияния. температуры и

-концентрации мономера на димеры и тримеры .изопрена, образовавшиеся в. каждом реакторе полимеризационной батареи. При этом число линий соответствует количеству реакторов полимеризационной батареи. Каждый блок нелинейности работает таким образом, 35 ,что преобразует входной сигнал в соответствии с .формулой ,„= Р(e @vga), =",<, A

«40 где Ч,Ч - входной и выходной сигнал блока нелинейности ° соответственно, В;

E„," Е - энергии активации реакции образования димеров и .тримеров сООт» 45

° ветственно, Дж/моль;

В - уииверсальйая газовая постоянная, Дж/моль 8„

Устройство работает следука им образом.

Напряжение датчика, пропорциональное температуре Т> в первом реакторе поступает на блоки 1 и 4 нелинейности, .где преобразуется в соответствии с выражениями P (-EjtRt„), Р),, (1) где „, Е - энергии активации обра-, зования димеров и триме- ров соответственно, . 60

Дж/моль;

R - универсальная газовая. постоянная, Дж/моль,В.

На блоке 5 умножения для димеров ,и блоке 8 умножения для тримеров про65 исходит умножение выражений (1) на напряжение, поступакхцее с датчика 25, пропорциональное концентрации мономера т,) в первом реакторе

Аналогичными преобразования происходят с напряжениями с датчиков 26 и 28, пропорциональными концентрации мономера m, и температуре Т, во втором реакторе соответственно, для чего служат блоки 2 и 6 для диме ров и блоки 4 и 8 для тримеров нзопрена.

8 результате на выходе сумматора

14 для днмеров вырабатывается напряжение, пропорциональное сумме

7;бЧ<- Ю), (2) 1 а на выходе сумматора 17 для тримеров - пропорциональное сумме . «и ® Р (-Ея!КТ;), (3) где 1 = 1,2 — номер реактора.

Таким образом, с помощью выражений (2) и (3) учитывается влияние концентрации мономера и температуры в первом и втором реакторах полимеризационной батареи на образование димеров и тримеров изопрена соответственно.

Напряжение с датчика 29, пропорциональное концентрации водорода h, используемого для регулирования мо- " лекулярной массы полииэопрена, преобразуется для димеров s соответствии с выражением 4 о+ ((в, (4) для чего служат масштабирующий усилитель 20 с коэффициентом k усиления и сумматор 15 вели ины k4 Ьб с постоянным напряжением, поступающим от источника 34 и пропорциональным коэффициенту kg, Аналогично для тримеров имеется выражение МЬИОФМФ, (5) для реализации которого служат масштабирующий усилитель 21 о коэффициентом k> и сумматор 16 величины

kgh с напряжением, пропорциональньи коэффициенту 1., поступающий от источника 34.

Напряжение с датчиков 3Р.и 31, пропорциональное потокам катализатора G и реакционной смеси G соответственно, преобразуется в соответствии с формулой :Ок СР (6) для чего служат квадратор 9 и блок 23 . деления.

На выходе блока 10 в результате перемножения выражений (4) и (6) . образуется напряжение: бк у био+ м ). (7)

: 1024944 а на выходе блока 11 в результате перемножения выражений (5) и (6)

- Ок .-у (< ъ о+ "4) ° (8) Таким образом, с помощью выражений (7) и (8) учйтывается влияние концентрации водорода, потоков катализатора и реакционной смеси на образование димеров и тримеров иэсп рена соответственно.

На выходе блока 12 после перемножения выражений (2) и (7) вырабатывается напряжение, пропорциональное концентрации димеров С на выходе полимериэационной батареи, а на выходе блока 13 после перемножения выражений,(3) и (8) аналогично вырабатывается напряжение,. пропорциональное концентрации тримеров С р °

Выходные Напряжения с блоков 12 и 13 преобразуются в соответствии с формулой

Ф,с +се

++6 (9) с помощью масштабирующего усилителя 22 с постоянным коэфФициентом Е, сумматора 18, блока 24 деления суммы И С + С, делятся на концентрацию полимера 9, поступающую с датчика 32, и блоком 19 суммируются с

I постоянной величиной кз, поступающей . от,источника 34.

Таким образом, формулы (1) (9) являются математическим обоснованием решаемой задачи, а на выходе блока 19 образуется напряжение,, npo"" порциональное содержанию летучих продуктов в полиизопрене, регистрируемое в блоке 33.

В известном устройстве происходит

f0 определение нескольких (в рассмот- ренном случае трех) фракций продукта, при этом легколетучие продукты, основой которых являются димеры и тримеры изопрена, войдут как некоторая доля в одну из фракций полимера совместно с другими низкомолекулярными частями полиизопрена.

Предлагаемое устройство позволяет определить содержание летучих про

О дуктов беэ примеси других фракций . полимера, что особенно важно, так как содержание летучих продуктов является показателем качества товарного каучука, а его превышение сверх допустимого значения приводит к браку в резино-технических изделиях.

Таким образом, возможность независимо от других фракций полимера определять содержание летучих продуктов позволяет повысить точность моделирования процесса полимеризации. изопрена.

1024944

ВНИИПИ Заказ 4398/47 Тираж 706 Подписное

Филиал .ППП "Патент", r.Ужгород, ул. Проектная, 4