Устройство автоматического управления процессом растворной полимеризации

(51) 08 2/00 (2006.01) 05 27/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ соединенные с входами блока коррекции, выход которого через блок сравнения соединен с первым входом регулятора расхода катализатора, второй вход и выход регулятора расхода катализатора соединены соответственно с датчиком расхода катализатора и исполнительным механизмом,установленными на трубопроводе подачи катализатора в реактор, блок определения текущего значения скорости реакции, блок определения максимально допустимой скорости реакции в реакторе и датчик температуры, установленный на внешней стенке реактора и соединенный с первым входом указанного блока определения максимально допустимой скорости реакции, второй вход которого соединен с датчиком температуры,установленным в реакторе, для решения задачи повышения производительности процесса введен блок коррекции максимальной допустимой скорости реакции, соединенный соответственно с датчиком температуры в реакторе и датчиком температуры наружной стенки реактора, а выход со вторым входом блока определения максимально допустимой скорости реакции обеспечивает более точное определение температуры в реакторе при динамических режимах. Данный подход позволяет приблизиться к границе устойчивости с меньшим риском потери тепловой устойчивости реактора и тем самым повысить производительность реактора.(72) Мусабеков Ахметбек Ахылбекович Есенбек Асылбек Саынтайлы Исмаилов Серик Умирбаевич Утебаев Ерлан Мусатаевич Апсеметов Абдулхак Туретаевич Хусаинов Ренат Станиславович Хусаинов Станислав Нагинуллаевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РАСТВОРНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ(57) Изобретение относится к автоматизации химических и нефтехимических процессов и может быть использовано для управления теми процессами, у которых существует опасность потери устойчивости из-за превышения расхода подаваемого в реактор катализатора, в частности,для управления процессами растворной полимеризации олефинов. В устройство, содержащее датчики температуры и давления, установленные в реакторе и на трубопроводе подачи мономера в реактор, 27477 Изобретение относится к автоматизации химических и нефтехимических процессов и может быть использовано для управления теми процессами, в которых существует опасность потери устойчивости из-за превышения расхода,подаваемого в реактор катализатора, в частности,для управления процессами растворной полимеризации олефинов. Известно устройство автоматического управления процессом растворной полимеризации А.с. СССР 763 356, Кл. С 08 2/00, 05 27/00,1980 г, содержащее датчики температуры и давления, установленные в реакторе и на трубопроводе подачи мономера в реактор,соединенные со входами блока коррекции, выход которого через блок сравнения соединен с первым входом регулятора расхода катализатора, второй вход и выход регулятора расхода катализатора соединены, соответственно, с датчиком расхода катализатора и исполнительным механизмом,установленным на трубопроводе 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, а выход блока определения скорости реакции соединен с третьим входом блока коррекции. Недостатком известного устройства является то,что оно не обеспечивает достаточно высокую производительность,поскольку в нем осуществляется стабилизация наперед заданного значения скорости реакции. Задание скорости реакции осуществляется с расчетом того, что возможность теплосъема со временем ухудшается за счет налипания полимера на стенках реактора максимально допустимая скорость реакции для текущего момента времени определяется возможностями теплосъема в данный момент времени превышение количества выделяемого в ходе реакции тепла над количеством, которое может отвести система теплосъема, приводит к быстрой и полной полимеризации и выходу реактора из строя. Таким образом, задаваемая скорость реакции не должна превысить значения скорости реакции,являющегося максимальным для наихудших условий теплосъема, что является преднамеренным занижением величины задаваемой скорости реакции по сравнению с максимально допустимым значением для текущих возможностей теплосъема. Это обуславливает значительные потери по производительности за счет разности максимально возможно для текущего состояния стенок реактора скорости и реализуемой по заданию. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство автоматического управления процессом растворной полимеризации А.с. СССР 837 964, Кл. С 08 2/00, 05 27/00, 1981 г, которое дополнительно к 2 вышеописанному устройству автоматического управления процессом растворной полимеризации А.с. СССР 763 356, Кл. С 08 2/00, 05 27/00,1980 г содержит блок определения максимально допустимой скорости реакции и датчик температуры внешней стенки реактора,соединенный с первым входом блока определения максимально допустимой скорости реакции, а второй вход которого соединен с датчиком температуры, установленными в реакторе, а выход блока определения максимально допустимой скорости реакции подключен ко второму входу блока сравнения. Однако, известное устройство управления процессом полимеризации не учитывает динамику режимов во времени, что может привести к неправильной оценке максимально допустимой скорости реакции, следовательно, перегреву реактора, быстрой и полной полимеризации раствора и выходу реактора из строя, т.к. исходит из предположения стационарности реакции. Вышеуказанная задача повышения производительности путем учета динамики температуры в реакторе решается в предлагаемом устройстве автоматического управления процессом растворной полимеризации согласно изобретения,что оно дополнительно содержит блок коррекции максимально допустимой скорости реакции, а выход блока коррекции максимально допустимой скорости реакции подключен ко второму входу блока сравнения. Техническим результатом является поддерживание скорости ведения процесса полимеризации, близкой к максимально возможной для текущих условий теплосъема и повышение производительности процесса полимеризации на 0,02. На фиг.1 представлена предлагаемая схема устройства управлении процессом полимеризации на рис. 2 - структурная схема блока коррекции максимально допустимой скорости реактора. Устройство управления процессом полимеризации содержит датчик 1 температуры и датчик 2 давления, установленные на линии 3 подачи мономера в реактора 4, в котором установлены датчик 5 температуры, датчик 6 давления и датчик 7 концентрации полимера, а на внешней стенке установлен датчик 8 температуры внешней стенки реактора. Выход датчика 5 температуры соединен с первым входом блока 9 коррекции и с первым входом блока 10 определения текущей скорости реакции, второй вход блока 9 коррекции и третий вход блока 10 коррекции соединены, соответственно, с датчиком 7 концентрации полимера и датчиком 5 температуры. Выход блока 10 определения текущей скорости реакции соединен с первым входом блока 11 коррекции, второй вход которого соединен с датчиком 5 температуры, третий вход - с датчиком 6 давления, четвертый вход - с датчиком 1 температуры, пятый вход - с датчиком 2 давления. Выход блока 11 коррекции соединен с первым вводом блока 12 сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока 17 коррекции допустимой скорости реакции, первый и второй входы которого соединены соответственно с датчиком 8 температуры внешней стенки реактора и датчиком 5 температуры в реакторе. Выход блока 12 сравнения соединен с первым входом регулятора 14 расхода, второй вход которого связан с датчиком 15 расхода, установленным на линии 16 подачи катализатора в реактор 4. На линии 16 также установлено исполнительное устройство 18,связанное с выходом регулятора 14 расхода. Устройство работает следующим образом. При постоянстве слоя полимера, налипшего на стенках реактора 4, и следовательно, постоянстве коэффициента теплопередачи стенок реактора, блок 13 определения максимально допустимой скорости реакции работает следующим образом. По сигналам от датчика 5 температуры в реакторе и датчика 8 температуры внешней стенки реактора 4 блок сравнения температуры (на чертеже не показан) определяет рассогласование между сигналами и делит значение сигнала задания на значение сигнала, соответствующего рассогласованию. Этот сигнал преобразуется пропорционально значению максимальной скорости реакции в реакторе при данном коэффициенте теплопередачи стенок реактора. В случае, если плотность и состав жидкого мономера в линии 3 постоянен и постоянна активность катализатора в линии 16, блок 9 коррекции скорости реакции по сигналам от датчиков 5 температуры и 7 концентрации полимера формирует сигнал,пропорциональный концентрации активных центров катализатора в реакционной массе, который используется далее в качестве сигнала коррекции, поступающего на вход блока 10 определения текущей скорости реакции, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 7 концентрации полимера, а на третий вход - сигнал от датчика 5 температуры а реакторе, а выходной сигнал из блока 10 определения текущей скорости реакции, проходя через блок 11 коррекции, без изменения подается на блок 12 сравнения, где текущая скорость реакции сравнивается с сигналом от блока 13 определения максимально допустимой скорости реакции, и, в зависимости от их разницы,меняется задание регулятору 14 расхода катализатора,управляющему исполнительным устройством 18, которое изменяет подачу катализатора в реактор до тех пор, пока значение текущей скорости реакции не сравняется со значением скорости, определенной блоком 13 определения максимально допустимой скорости реакции. При изменении плотности или состава жидкости мономера в линии 3 или активности катализатора в линии 16, в соответствии с изменением сигналов от датчика 5 температуры и датчика 7 концентрации полимера, изменяется величина выходного сигнала блока 10 определения текущей скорости реакции, а с изменение сигналов датчиков 1 и 5 температуры и датчиков давления 2 и 6, изменяется выходной сигнал блока 11 коррекции, пропорциональный скорректированному знаку текущей вскорости реакции, этот сигнал поступает на вход блока сравнения, где текущая скорость реакции сравнивается с сигналом от блока 13 определения максимально допустимой скорости реакции и в зависимости от разницы, меняется задание регулятору 14 расхода катализатора, управляющему исполнительным устройством 18, которое изменяет подачу катализатора в реактор до тех пор, пока значение текущей скорости реакции не сравняется со значением скорости, определенным блоком 13 определения максимально допустимой скорости реакции. При изменении слоя налипшего полимера на стенках реактора полимера, следовательно при изменении коэффициента теплопередачи стенок реактора на выходе блока 13 определения максимально допустимой скорости реакции,формируется сигнал, пропорциональный новому значению скорости, который подается на вход б блока 12 сравнения и дальнейшая работа устройства автоматического управления процессом полимеризации аналогична вышеописанной. Блок 17 коррекции максимально допустимой скорости реакции содержит соединенные между собой блоки 22, 23 дифференцирования и сумматорусилитель, при этом первый вход блока 22 дифференцирования соединен с выходом блока определения максимально допустимой скорости реакции 13, соответственно с датчиком температуры внешней стенки реактора 4 и датчиком температуры в реакторе 5. В случае динамических изменений в скорости реакции, вызванных, например попаданием в реакционную среду каталитических ядов, вызванная этим динамика рассчитывается блоком коррекции динамики реакции и в расчеты блока определения допустимой скорости реакции вносится соответствующая корректировка, направленная на коррекцию динамических возмущений. Это позволяет обеспечить большую степень устойчивости реактора, следовательно, возможность большего приближения текущего режима реакции к максимально возможному и обеспечить за счет этого большую производительность реактора. Использование предлагаемого устройства позволяет поддерживать скорость ведения процесса полимеризации, близкой к максимально возможной для текущих условий теплосъема, и повысить производительность процесса полимеризации на 0,02. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство автоматического управления процессом растворной полимеризации, содержащее датчики температуры и давления, установленные в реакторе и на трубопроводе подачи мономера в реактор, соединенные со входами блока коррекции,выход которого через блок сравнения соединен с первым входом регулятора расхода катализатора,второй вход и выход регулятора расхода катализатора соединены соответственно с датчиком расхода катализатора и исполнительным механизмом, установленным на трубопроводе 3 подачи катализатора в реактор, блок определения скорости реакции, блок коррекции максимальной скорости реакции в реакторе и датчик концентрации полимера, установленный в реакторе, при этом вторые и первые 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, а выход блока определения скорости реакции соединен с третьим входом блока коррекции,отличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок коррекции максимально допустимой скорости реакции, а выход блока коррекции максимально допустимой скорости реакции подключен ко второму входу блока сравнения.