Устройство автоматического управления процессом растворной полимеризации

 

Изобретение относится к автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано в процессах полимеризации олефинов в среде жидкого мономера. Цель изобретения - повышение качества конечного продукта за счет повышения точности управления. В устройстве для повышения точности оценки концентрации активных центров катализатора дополнительно используется информация о значении взякости реакционной массы. По значениям концентрации полимера в реакторе, температуры и вязкости реакционной массы определяется поправка, учитываемая устройством при оценке концентрации активных центров катализатора, а затем и скорости реакции. Вязкость оценивается по мощности, потребляемой двигателем перемешивающего устройства . С этой целью устройство управления снабжено датчиком 9 вязкости v (мощности, потребляемой двигателем перемешивающего устройства), соединенным с блоком 10 коррекции скорости реакции, другие входы которого соединены с датчиками 5 и 7 температуры реакционной массы и концентрации полимера в зоне реакции соответственно , а выход соединен с входом блока 11 определения скорости реакции . 2 ил. (Л о С71 J СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„. Я0„„165751 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4471345/26 (22) 08.08.88 (46) 23.06.91. Бюл. 1;- 23 (71) 1<азахский научно-исследовательский и проектный институт фосфорной промышлеийости (72) С.H.Õóñàèíîâ, R.M.×åðíÿê и Д.M.Ëåïñêèé (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 488194, кл. С 05 D 21/00, С 08 Г 13/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Y, - 763356, кл. С 08 F. 2/00, С 05 D 27/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО АВТОИАТИ ЕСКОГО УПРАВЛН1И11 ПРРЦЕССОИ РАСТВОРНОИ ПОЛИ11ГРИЗАЦШ1 (57) Изобретение относится к автоматизации процессов полимериэации и может быть использовано в процессах полимеризации олефинов в среде жидкого мономера. Цель изобретения — повышение качества конечного продукта за счет повьппения точности управления.

Изобретение относится к автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано, в частности, в процессах полимеризации олефинов в среде жидкого мономера.

Целью изобретения является повышение качества конечного продукта за счет повьппения точности управления, На фиг.1 показана блок-схема предлагаемого устройства автоматического (g))g С 08 Р 2/00, С 05 D 27/00

В устройстве для повышения точности оценки концентрации активных центров катализатора дополнительно используется информация о значении вэякости реакционной массы. По значениям концентрации полимера в реакторе, температуры и вязкости реакционной массы определяется поправка, учитываемая устройством при оценке концентрации активных центров катализатора, а затем и скорости реакции. Вязкость оценивается по мощности, потребляемой двигателем перемешивающего устройства. С этой целью устройство управления снабжено датчиком 9 вязкости (мощности, потребляемой двигателем перемешивающего устройства), соединенным с блоком 10 коррекции скорости реакции, другие входы которого соединены с датчиками 5 и 7 температуры реакционной массы и концентрации полимера в зоне реакции соответственно, а выход соединен с входом блока 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 концентрации

1657511 полимера, а на двигателе 8 мешалки установлен датчик 9 мощности, потребляемой двигателем 8. Выход датчика 5 температуры соединен с первым входом блока 10 коррекции скорости

5 реакции, второй и третий входы кото- ° рого соединены соответственно с датчиком 7 концентрации полимера и датчиком 9 моцности, а выход блока 10 соединен с третьим входом блока 11 определения скорости реакции, второй и первый выходы которого соединены соответственно с датчиком 7 концентрации полимера и датчиком 5 темпе-! ратуры. Выход блока 11 соединен с первым вхддом блока 12 коррекции, второй вход которого соединен с датчиком 5 температуры в реакторе, третий — с датчиком 6 давления,четвертый — с датчиком 1 температуры мономера на входе в реактор, пятый— с датчиком 2 давления. Выход блока

12 коррекции через блок 13 сравнения соединен с первьак входом регулятора

14 расхода, второй вход которого связан с датчиком 15 расхода, установленньм на трубопроводе 16 подачи катализатора в реактор 4. На трубопроводе 16 также установлено исполни- 0 тельное устройство 17, связанное с выходом регулятора 14 расхода.

Блок 10 коррекции скорости реакции содержит блок памяти 18, выход которого связан с первым входом блока 19 определения ошибки оценки концентрации полимера, с первым входом блока 20 определения ошибки оценки температуры в реакторе и с входом блока 21 определения концентРации 40 катализатора в реакционной зоне, вы-ход которого связан с первым входом коммутатора 22 и с вторым входом блока 19 определения ошибки оценки кон" центрации полимера, а также с вторым 45 входом блока 20 определения ошибки оценки температуры в реакторе, Третий вход блока 19 определения ошибки оценки концентрации полимера через первый усилитель 23 связан с

50 первьи входом сумматора 24, а выход блока 20 определения ошибки оценки температуры в реакторе через второй усилитель 25 связан с вторым входом сумивтора 24, выход которого через блок сравнения 26 соединен с вторым

55 входом коммутатора 22. Выход коммутатора

22 соединен с первым входом блока 27 депения, второй вход которого через

ЛК

Х

1 л к

К-1 а Х к- а21 Х

К-1

+ а, Х

К-1

+ а12Хг

K-1

+ а22Хг к-

+а„Х 4

Э л к К-1 К-1 ,г Х, К-1

+ а„ХЭ

Коэффициенты а; > модели — величины постоянные; Х К вЂ” концентрация активных центров катализатора - величина неизвестная, принимается на первом шаге вычислении, например, к к фк равнои нулю; Х,...2, „Э - оценки переменных Х, Х, Х, осуществля1 еиые по модели.

1.2. Вычисляют ошибку, связанную

К -! с приближеннни заданием Х по форЭ ле му I

КЛКЯКЛК2

g = q (Х вЂ” Х ) + О (Х вЂ” Х ) ("I "! 2 г 2 У где 1, 02 — весовые коэффициенты.

1.3. Если 7 > J "(7" — допустимая ошибка вычислений, заданная заранее), то изменяют Х "Э на некоторую величину а " в сторону увеличения и к-! переходят к выполнению п.1 1. у- к

Если же J (7 11, тогда 1. — принимается ..ак оценка концентрации активных центров катализатора в реакционной массе.

1.4. Корректируют оценку концентрации активных центров по формуле

Ак Лк

ХЭ ХЭ Ъ 1

k где Х - 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 Х1, Хг. Если момент времени измерения обозначить через К, тогда Х, Хг — текущее значек к

Ф ние, полученное с датчиков 5 и 7, а к- „к-г

Х вЂ” Х вЂ” результаты измерения в предыдущий дискретный момент времени (в устройстве обеспечиваются блоком 18 памяти) °

1) 1.1. Блок 10. По дискретной линеаризованной модели вычисляют

1657 ) 1, в мощность, потребляемую электродвигателем, с вязкостью реакционной смеси.

) Блок 11. Скорость реакции определяют иэ соотношения к к

УХ Х)

С J 1

1 К

2. где Y — коэффицие нт, учитывающий характеристики реактора, а такх е значения управляющих переменных (кроме расхода катализатора).

3) Блок 12. Коррекция скорости реакции л зависимости от колебаний плотности сырья и реакционной ма с сы

G = С + q P г — q P c р P О о где q 1, q< — весовые коэффициенты;

P, P — давление соответственно реакционной массы и мономера на входе; ср сp — температура там же.

4) Блок 13. Полученная в блоке

12 оценка скорости реакции сравнивается с заданием С = С вЂ” С и, 1

Рассогласование передается в ка1 честве 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 ло 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 вход блока 20 определения оыибки оценки температуры в реакторе, а сигнал от датчика 7 концентрации полимера — на второй вход блока ламяти 18 и одновременно на третий вход блока 19 определения ошибки оценки концентрации полимера. Запомненные сигналы с выхода блока памяти 18 поступают одновременно на первый

5 вход блока 1 ) определения ошибки ( оценки концентрации полимера, перIIbDI вход блока 20 определения ошибки оценки температуры в реакторе и вход блока 21 определения концентрации катализатора в реакционной зоне, выходной сигнал которого, пропорциональный текущему значению концентрации катализатора в реакционной зоне, поступает одновременно на второй вход блока 19 определения ошибки оценки концентрации полимера и второй вход блока 20 определения ошибки оценки температуры в реакторе. В бло20 ке 19 определения ошибки оценки концентрации полимера с использованием сигналов с выхода блока 18 памяти и с выхода блока 21 определения концентрации катализатора в реакционной

25 зоне определяется текушее значение концентрации полимера в реакторе, в результате чего на выходе блока 19 вырабатывается сигнал, пропорциональный ошибке определения концентрации

30 полимера в реакторе 4, В блоке 20 определения ошибки температуры в реакторе с использованием сигналов c . . выхода блока 18 памяти и с выхода блока 21 определения концентрации ка3 тализатора и реакционной зоне определяется текущее значение температуры в 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 сигнал блока 19 определения ошибки концентрации полимера, усиленный в первом

45 усилителе 23, поступает на первый вход сумматора 24, где суммируется с поступившим на второй вход усиленным вторым усилителем 25 входным сигналом блока 20 определения ошибки

50 оценки температуры в реакторе. Выходной сигнал сумматора 24, пропорциональный текуцему значению приведенной ошибки, поступает на вход блока сравнения 26, где сравнивается с эа данным значением приведенной ошибки.

Выходной сигнал блока сравнения 26 поступает на второй вход коммутатора

22, на первый вход которого подается выходной сигнал блока 21 определе1657511 ния концентрации катализатора в реакционной зоне. В случае, когда значение приведенной ошибки, полученной в су»»маторе 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, поступаюг»его на третий вход бло- 25 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 исполнитель»»»м 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- 45 воде 3 и/или активности катализатора в трубопроводе 16 в соответствии с изменением сигналов от датчика 5 температуры, датчика 7 концентрации г»олимера и датчика 9 мощности, потребляемой электродвигателем 8 мешалки, изменяется величина выходного сигнала блока 10 коррекции скорости реакции, в результате чего изменяется выходной сигнал блока 11 определения скорости реакции, поступающий на первый вход блока 12 кор— рекции. 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 текуг»ей 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 изобретения

Устройство 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 скорости 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 целью

1657511

Фиг.1 повышения качества конечного продукга за счет повышения точности управления, в его состав введен датчик вязкости а в блок коррекции скороЭ

5 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- 1О деления ошибки по температуре в реакторе и с входом блока определения концентрации катализатора в реакционной зоне, выход которого соединен с первым входом коммутатора, вторым вхо-15 дом блока определения ошибки по концентрации полимера и вторым входом блока определения ошибки по температуре в реакторе, третий вход блока определения ошибки по концентрации полимера соединен с выходом датчика концентрации полимера в реакторе, а выход через первый усилитель соединен с первым входом сумматора, выход блока определения ошибки оценки температуры в реакторе через второй усилитель соединен с вторым входом сумматора, выход которого через блок сравнения соединен с вторым входом коммутатора, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого через третий усилитель соединен с выходом датчика вязкости.

1657511

4 )

Ю ц к м Ъ

Ъ

Составитель А.Прусковцов

Редактор Т.Иванова Техред M. ioðãåíòàë КоРРектоР А.Обручар ,Заказ 2426 Тираж 323 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101