Устройство для автоматического управления процессом полимеризации

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛИМЕРИЗАЩШ ,. содержащее датчики температуры и расхода шихты, регуляторы расхода катализатора и шихты,, датчик технологического параметра в зоне реакции, два суьшатора, бДок умноже .ния, экспоненциальный фильтр, регулирующий блок, блок ограничения управляющего воздействия регулятору расхода катализатора и два задатчика , при этом датчик температуры, шихты соединен с первьм входс первого сумматора, второй вход которого соединен с первым задатчиком, а выход - с первым входом блока умноженияj второй вход которого соединен с датчиком расхода шихты, а выход - с первым входом второго сумматора , второй вход которого соеди-; нен с выходом регулирующего блока, а выход через блок ограничения - с задающим входом регулятора.расхода катализатора, регулирукядий блок соединен первьм входом через экспоненциальный фильтр с вторым задатчиком , а вторым входом - с датчиком технологического параметра в зоне реакции, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения то ности регулирования технологического параметра в зоне реакции, оно дополни тельно снабжено емкостью для усреднения полимеризата, датчиком уровня в емкости для усреднения полимеризата , третьим, четвертым, пятым и шестым задатчикоами, третьим и четвертым сумматорами, вторьм экс (Л поненциальным фильтром, вторым рес: гулирующим блоком, блоком ограничения управляннцего воздействия регулятору расхода штаты, вторым блоком ,умножения, переключателем, причем :третий задатчцк соединен с третьим /входом первого регулирующего блока, 01 датчик уровня в емкости для усреднесо ния полимеризата соединен с первым со входом второго регулирующего блока INS и первым входом третьего сумматора , а второй вход второго регулирую00 щего блока и второй вход третьего сум.1атора соединены с четвертым задатчиком, выход второго регулирующего блока соединен с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого соединен через второй блок умножения с вьгходом третьего сумматора , а выход «четвертого сумматора соединен с пёрвьм входом переключателя , второй вход переключателя и третий вход второго регулирующего блока соединены с пятым задатчиком.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУЬЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Н А8ТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3691002/23-05 (22) 10.01.84 (46) 07.06.85, Бюл, В 21 (72) В,Ф.Поплавский, В.И.Галкин, P.Ê.Ãéááàñoâ, Н.Г.Горелик, А.Д.Бирюков:, О.А.Киселев, Е.М.Кукарцев, Г.M.Àáðîñèìîâ и N.Н.Максимов (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 401677, кл. С 08 F 1/00, 1969, Авторское свидетельство СССР

Ф 924054„ кл. С 08 F 136/04, 1980.

Поплавский В.Ф. и др. Разработка и исследования САР технологических параметров в производстве каучука, СКИ-3. — "Автоматизация химических.процессов", 1983, вып. 3, с. 8-14. (54) (573 УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ, содержащее датчики температуры и расхода шихты, регуляторы. расхода 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 сумматора, второй вход которого соединен с выходом регулирующего блока, „„ВН„„ Д9925 а

4(511 С 08 F 136/04 С 05 D 27/00 а выход через блок ограничения — с задающим входом регулятора расхода катализатора, регулирующий блок соединен первым входом через эксноненциальный 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 то4ности 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 третьего сумматора соединены с четвертым задатчиком, выход второго регулирующего блока соединен с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого соединен через второй блок умножения с выходом третьего сумматора, а выход четвертого сумматора соединен с.первым входом переключателя, второй вход переключателя и третий вход второго регулирующего блока соединены с пятым задатчиком, 1159928 третий вход переключателя соединен через второй экспоненциальный фильтр . с шестым задатчиком, а выход йереключателя соединен через блок ограниче3

Изобретение относится к области автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано в про. изводстве синтетического каучука марок СКИ, СКД и др. видов каучука в химической и нефтехимеческой промышленности.

Целью изобретения является ловы« шение точности регулирования технологического параметра в зоне реакции полимеризации.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит полимеризационную установку 1, емкость 2 для усреднения полимеризата, датчик 3

I 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 входом регулятора расхода шихты.

2 (например, температуры, конверсии мономера, вязкости полимеризата и т.п.). От точности регулирования этого параметра зависит однородностЬ

5 получаемого каучука, а также экономические показатели. Образовавшийся в полимеризационной установке 1 полимеризат поступает в емкость 2 для усреднения полимеризата, где он усредняется по своим физико-механическим показателям (вязкость по Иу- ни, пластичность .по Карреру и др.).

Из емкости 2 для усреднения полимеризата полимеризат направляют на дегазацию. Емкость 2 для усреднения полимеризата одновременно служит буфером для бесперебойного снабжения полимеризатом агрегатов дегазации. В общем случае в емкость 2 для

20 усреднения полимеризата можно по дать полимеризат из нескольких па-. раллельно работающих полимеризационных установок.

Устройство для автоматического

25 управления процессом полимеризации работает следующим образом.

По информации от датчика 3 температуры шихты и первого задатчика 4 на выходе первого сумматора 5 форин

30 руется сигнал цц, значение которого равно разности между заданным значе" нием температуры в зоне реакцииТ ; и текущим значением температуры шихты Т

3$ И 3; м„"

СигналУ,- поступает на первый вход первого блока 6 умножения, на второй. вход которого поступает сигнал от датчика 7 расхода шихты (» ; ). Выходной сигнал блока 6 умножения формируется следующим образом: ь1 „. Я 2 . (2)

0 где @ - йостоянный коэффициент, определяемый экспериментальным путем Или расчет59928 4 котором его выходной сигнал равен нулю (g» i О}.

Выходные сигналы блока 6 умножения и певвого регулирующего блока 10 поступают соответственно на первый и второй входы второго сумматора 13, где осуществляется их сложение, (6) У .-Yü. М .

»Ъi » i »Di

f0

1 сли вместо g . и f,. .поставить их значения, то получим более подробную зависимость, реализуемую блоками устройства

1$ у =gF (Т -T 1»К р-1 .1 s +

ei 3» м«) » l 3i Ч (у)

Ц-1„

3 Д: .Выходной сигнал второго сумматора 13 поступает на вход блока 14 ог- . раничения управляющего воздействия регулятору 15 расхода катализатора.

Этот блок .является известным блоком ограничения типа "упор". Выходной сигнал блока 14 ограничения управляющего воздействия регулятору расхода катализатора формируется следующим образом:

Гк .=

))i

: где T — предыдущее значение сигнала от датчика 11 температуры в Зоне реакции, С;

k»,К Х - иастроечиыкк параметры, оп- 40 ределяемые экспериментально

».)..

npii наладке устройствами

»i) »s-, - текущее и предыдущее значения интегральной составляющей выходного сигнала пер- -45

Вого регулирующего блока 10; (»к,. - значение сигнала от третьего задатчика 12.

Сигнал от третьего задатчика 12 . является декретным. Он Может. иметь 50 два эначеиккя:-0:или 1. Для включения первого регулирующего блока 10 третий эадатчик 12 необходимо установить в положение, при котором еро выходкой сигнал) равен единице (У»ц И

1). Для отключения первого регули. рующего блока .10 третий задатчйк 12 устанавливается в положение, при

3 11 ным иэ.-математической моде« ли процесса полимеризации.

Сигнал Т. от второго. задатчика 8 поступает на вход первого экспоненциального фильтра 9, с помощью которого осуществляется усреднение заданного значения температуры в зоне реакции ° (1- 1т, (3) у в1, ь1

3 y g) 3»

». где ф- - значение выходного сигнала первого экспоненциального фильтра 9, С;

9 - постоянная времени первого экспоненциального фильтра 9, ч

- дискретность работы первого экспоненциального фильтра 9 ч.

Сигнал 1> поступает на первый вход первого регулирующего блока 10, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 11 температуры )» в зона реакции, а на третий - сигнал от. третьего задатчика 12. Первый регулирующий блок .10 реализует ПКЦрегулятор, в котором интегральная составляющая обнуляется при отключеййи .этого блока

- „,+„, «,(т,,-т,"1,() („, («) +g f cf +ф сР

)(s; » )ь,) к„„„, кз; »з;- к„,„„;.

F >F 4в »к (8) "))»u)» в . к) «»))(к > «)»»,кр кь» 1»Ч (9) (10) где в (»ь» е»»з » ) к „ .)F)(- нижнее и верхнее ограничения на управляющее воздействие регулятору 15 расхода катайизатора, кг/ч„ кв» - ограниченное управляющее воздействие petóëÿòoðó 15 расхода катализатора, кг/ч, - предыдущее значение ограниченного управляющего воздействия регулятору 15 расхода катализатора,. кг/ч.

Таким образом, выходной сигнал блока 14 ограничения управляющего воздействия регулятору расхода катализатора поступает на задающий вход . регулятора 15,расхода катализатора.

Изменением расхода катализатора осуществляется регулирование температу-. ры в зоне реакции. ау

1159928

Учитывая, что (16) Я F4 "З1 (18) где 8

43

F5 31 (13) 5

Сигнал от датчика 16 уровня в емкости 2 для усреднения полимеризата поступает на первый вход третьего сумматора 17 и на первый вход второго 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 ПЦД-регулятор, в котором интегральная составляющая обнуляется при его отключении

"; (*,, ", ;- ;),q)q (11> у =к н -Н )+6 .. К " " - (12) л Я р> ь л

6 с где Hi — значение сигнала от датчика 16 уровня в емкости 2 для усреднения полимеризата, %

Н вЂ” значение сигнала от за3j датчика 19

k4 K K — настроечные параметры, 4! 5 6 определяемые экспериментальным путем при наладке устройства", 2 S . .— текущее и предыдущее q l 21-л значения интегральной составляющей. выходного сигнала второго регулирующего блока 18:, — значение сигнала от пя. того задатчика 23.

Сигнал от пятого задатчика 23 является дискретным. Он может иметь два значения: 0 или 1.

Для включения второго регулируюmего блока 18 пятый задатчик 23 необходимо установить в положение, при котором его выходной сигнал равен единице (М ; =. 1). Для отключе,ния второго регулирующего блока 18 пятый задатчик 23 устанавливается в положение, при котором его выходной сигнал равен нулю (У,, =О) .

Ъ

Выходным сигналом третьего сумматора 17 является результат сложения сигналов от датчика 16 уровня в емкости 2 для усреднения полимеризата и третьего задатчика 19, Этот сигнал поступает на вход блока 20 умножения, на выходе которого .формируется сигнал, значение которого равно произведению значения вход5 ного сигнала на самого себя и на. постоянный коэффициент (14) (=к,Y2,, l Зо; 1

10 где " — настроечный параметр, определенный экспериментально при наладке устройства.

Выходные сигналы второго регулирующего блока 18 и блока 20 умноже15 ния поступают соответственно на первый и второй входы четвертого сумматора 21, где они складываются (15)

311 " 1 20, э зависимость (15) можно записать в 5 - более развернутом. виде д; л 1 "зс 1 у;™ь (17) +К (Н -м j»

С помощью второго экспоненциального фильтра 22 осуществляется сглаживание сигнала, поступающего от шестого задатчика 24 т

О+й М В +ht 3 -1

% и — постоянная времени второго экспоненциального фильтра 22, ч — значение сигнала от шестого адатчика 24 (заданное опе-. ратором значение расхода шихты-на полимеризационную установку), кг/ч — выходной сигнал второго экспоненциального фильтра 22 (сглаженное. заданное значение расхода шихты), кг/ч, 50

Выходные 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 поступает дискретный сигнал (щ ;, значение коi 159928

У„., У,з.-"

1 а

3j (19) (20) ч

Выходной сигнал переключателя 25

1поступает 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- . щ гулятору расхода шихты формируется следующим образом: р egY F «Г + 31- 2

I вУ,

F,. "251 м

F «F +в( макС 1 Мсц,с 3-, a (23) где FI,„„„, s «, — нижнее и верхнее ЗО ,Г ограничения на управляющее воздействне регулятору 27 расхода шихты, кг/ч, 1

Fe>. — ограниченное управ- gg ляющее воздействие . регулятору 27 расхода шихты, кг/ч — предыдущее значение ограниченного управ-4п ляющего воздействия регулятору 27 расхода шихты, кг/ч;, 5j 321 .Я -s 45 ьЧ .= 1

Выходной сигнал блока 26 ограничения управляющего воздействия регулятору расхода шихты поступает на задающий вход регуляторы 27 расхода шихты. Изменением расхода Щ шихты осуществляется регулирование уровня в емкости 2 для усреднения полимеризата. Полимеризат обладает адгезионными свойствами, в связи с чем воз- Я можны случаи выхода из строя дат1 чика 16 уровня пояимеризата .и емкос ти 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 при чинам полимеризат из полимериэацион-, ной установки 1 могут не подавать в емкость 2 для усреднения полимеэ риэата. По этим причинам в предлагаемом устройстве и предусмотрена возможность работы устройства в двух режимах. Для работы устройства в первом режиме пятый задатчик 23 устанавливается в положение, при котором на его выходе сигнал 23, равен единице. При этом, выход переключателя 25 соединяется со своим первым входом, на который подается сигнал 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 работы устройства во втором режиме пятый задатчик 23 устанавливается в поло,жение, при котором на его выходе сигнал 23; равен нулю. Лри этом выход переключателя 25 соединяется со своим вторым входом, на который подается сигнал от второго. экспоненциального фильтра 22. Таким образом„ в этом режиме расход шихты на полимериэационную установку 1 корректируется оператором с помощью шестого задатчика 24. Оба режима работы устройства обеспечивают плавное изменение расхода шихты. В первом режиме это достигается подбором настроечных параметров К, К, К, К>, а во втором режиме — дополнением вторым экспоненциальным фильтром 22.

Таким образом, за счет плавного изменения расхода шихты достигается значительное повышение точности регулирования технологического параметра в зоне реакции по сравнению с базовым .объектом.

За счет повышения точности регулирования температуры в.зоне реакции процесс полимеризации протекает в более оптимальных условиях, что приводит 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 2 для усреднения полимеризата снижается число остановов и пусков полимеризационной установки 1, что также приводит к значительному сокращению расходов катализатора и циркулирующе9 )f59928 о го растворителя. Расход фиркулирую- 0.5 т, а расход катализатора для пощего растворителя для получения од- лучения одной тонны полимера снизилной тонны полимера снизился на ся на 0,3 кг.

Составитель В.Шувалов

Редактор T.Êórðûøåâà ТехредИ.Гергель Корректор Г.Рещетник

Заказ 3689/22 Тираж 475 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1I30035, Москва, Ж-35, Раушекая наб., д. 4/5

Филиал НПП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4