Устройство автоматического управления процессом растворной полимеризации

(51) 08 2/38 (2010.01) 05 27/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ в реактор, блок определения максимально допустимой скорости реакции и соединенный с его первым входом датчик температуры, установленный на внешней стенке реактора, причем второй вход блока определения максимально допустимой скорости реакции соединен с датчиком температуры, установленным в реакторе, а выход соединен с входом блока сравнения, блок определения текущего значения скорости реакции,выход которого соединен с входом блока коррекции, а первый, второй и третий входы соединены,соответственно,с датчиком температуры в реакторе и датчиком концентрации полимера в реакторе и с выходом блока коррекции скорости реакции, первый и второй входы которого соединены,соответственно,с датчиком концентрации полимера и датчиком температуры в реакторе,отличающееся тем,что оно дополнительно содержит блок определения требуемого расхода катализатора, выход которого соединен с регулятором расхода катализатора, а первый и второй входы соединены, соответственно,с датчиком расхода катализатора и выходом блока максимально допустимой скорости реакции, а блок сравнения соединен с регулятором расхода мономера. Предлагаемое устройство за счет уменьшения отклонения поддерживаемой устройством управления скорости реакции от максимально возможной и увеличения тем самым производительности реактора, обеспечивает более точное определения температуры в реакторе при динамических режимах. Данный подход позволяет приблизиться к границе устойчивости с меньшим риском потери устойчивости реактора и тем самым повысить производительность реактора.(72) Хусаинов Станислав Нагинуллаевич Амиров Рашид Абдурахманович Инков Александр Михайлович Исмаилов Серик Умирбаевич Арыстанбаев Куттыбек Есенгельдиевич Каюмов Камиль Гафутдинович(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. Устройство автоматического управления процессом растворной полимеризации, содержащее датчики температуры и давления, установленные в реакторе и на трубопроводе подачи мономера в реактор, соединенные с входами блока коррекции,выход которого через блок сравнения соединен с первым входом регулятора расхода мономера,второй вход и выход регулятора расхода мономера соединены соответственно с датчиком расхода мономера и исполнительным механизмом,установленными на трубопроводе подачи мономера 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. Известно устройство автоматического управления процессом растворной полимеризации А. с. СССР 837 964, Кл. С 08 2/00, 1979 г,содержащее датчики температуры и давления,установленные в реакторе и на трубопроводе подачи мономера в реактор, 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 ив реактор, блок определения текущего значения скорости реакции, блок определения максимально допустимой скорости реакции 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. Однако известное устройство не обеспечивает достаточно высокую производительность работы реактора, поскольку при определении максимально допустимой скорости реакции не учитывается значение расхода мономера, подаваемого в реактор. В случае, если расход мономера окажется более низким, чем требуемый, уменьшится подача катализатора в реакторе и, как следствие, понизится производительность. Если подача катализатора не уменьшится, весь мономер в реакторе превратится в полимер, т.е. произойдет блочная полимеризация и реактор выйдет из строя. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство А.с. СССР 952854, Кл. С 08 2/06, 05 27/ 00, 1982 г, содержащее датчики температуры и давления, установленные в реакторе и на трубопроводе подачи мономера в реактор,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 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, а выход через блок определения требуемого расхода мономера соединен с регулятором расхода мономера, второй вход и выход которого соответственно соединены с установленным на линии подачи мономера расходомером и исполнительным механизмом. Однако известное устройство не обеспечивает достаточно высокую производительность работы реактора, поскольку поддерживаемая им скорость реакции заведомо значительно меньше максимально допустимой скорости реакции. Заниженность скорости реакции обусловлена тем, что управление путем варьирования расходом катализатора чревато перерегулированием по расходу катализатора в сторону увеличения. Чувствительность реактора к расходу катализатора на порядок большая, чем чувствительность реактора к расходу мономера на входе в реактор, и делает вероятной потерю реактором устойчивости,т.е. блочную полимеризацию и выход реактора из строя. Задачей изобретения является уменьшение отклонения поддерживаемой устройством управления скорости реакции от максимально возможной и увеличения тем самым производительности реактора. Поставленная задача решается тем, что устройство, содержащее датчики температуры и давления, установленные в реакторе и на трубопроводе подачи мономера в реактор,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 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, а выход через блок определения требуемого расхода мономера соединен с регулятором расхода мономера, второй вход и выход которого соответственно соединены с установленным на линии подачи мономера расходомером и исполнительным механизмом,согласно изобретению оно дополнительно содержит блок определения требуемого расхода катализатора,при этом регулятор расхода катализатора первым и вторым входом соединен соответственно с датчиком расхода катализатора и блока определения требуемого расхода катализатора, а выход соединен с исполнительным механизмом, регулирующим подачу катализатора на вход реактора, а регулятор расхода мономера первым и вторым входами соединен соответственно с датчиком расхода мономера и выходом блока сравнения, первый и второй входы которого соответственно соединены с блоком определения максимально допустимой скорости реакции и блоком коррекции. Это позволило стабилизировать расход катализатора в 2 непосредственной близости от максимального значения, обеспечиваемого условиями теплосъема в текущий момент времени, а регулирование же скорости реакции осуществлять изменением расхода мономера на входе в реактор, тем самым приблизиться к границе устойчивости с меньшим риском потери устойчивости реактора и повысить производительность реактора. На фиг. 1 представлена схема устройства управления процессом полимеризации на фиг. 2 структурная схема блока определения требуемого расхода катализатора. Устройство управления процессом полимеризации содержит датчик 1 температуры и датчик 2 давления, установленные на линии 3 подачи мономера в реактор 4, в котором установлены датчик 5 температуры, датчик 6 давления и датчик 7 концентрации полимера, а на внешней стенке установлен датчик 8 температуры. Выход датчика 5 температуры соединен с первым входом блока 9 коррекции скорости реакции, второй вход которого соединен с датчиком 7 концентрации полимера, а выход блока 9 коррекции скорости соединен с первым входом блока 10 определения текущей скорости реакции, второй и третий входы которого 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 входом блока 12 сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока 13 определения максимально допустимой скорости реакции. Первый и второй входы блока 13 определения максимально допустимой скорости реакции соответственно соединены с датчиком 8 температуры внешней стенки реактора и датчиком 5 температуры в реакторе. Выход блока 12 сравнения соединен с первым входом регулятора 20 расхода мономера,второй вход которого соединен с выходом датчика 18 расхода мономера, установленным на линии 16,на которой также установлен исполнительный механизм 19, связанный с выходом регулятора 20 расхода мономера. На линии 16 подачи катализатора в реактор 4 установлены исполнительное устройство 17 и датчик расхода 15, соединенный соответственно с выходом и первым входом регулятора 14 расхода катализатора, второй вход которого соединен с выходом блока 21 определения требуемого расхода катализатора, первый и второй входы которого соединены соответственно с датчиком 15 расхода катализатора и выходом блока 2 определения максимально допустимой скорости реакции. Блок 21 определения требуемого расхода катализатора содержит соединенные между собой блок 22 сравнения и усилитель 23, при этом первый и второй входы блока 22 сравнения соединены соответственно с датчиком 15 расхода катализатора и с выходом блока 13 определения максимально допустимой скорости реакции. Вход усилителя 23 связан с вторым входом регулятора 14 расхода катализатора в реактор. Устройство работает следующим образом. В случае если плотность и состав жидкого мономера в линии 3 постоянны и постоянна активность катализатора в линии 16, блок 9 коррекции скорости реакции по сигналам от датчика 5 температуры и датчика 7 концентрации полимера формирует сигнал,пропорциональный концентрации активных центров катализатора в реакционной массе, который используется далее в качестве сигнала коррекции, поступающего на первый 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. 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 20 расхода мономера, управляющему исполнительным механизмом 19, который изменяет подачу мономера в реактор до тех пор, пока значение текущей скорости реакции не сравняется со значением скорости, определенным блоком 13 определения максимально допустимой скорости реакции. Одновременно сигнал с выхода блока 13 определения максимально допустимой скорости реакции поступает на вход блока 21 определения требуемого расхода катализатора. При постоянстве слоя полимера, налипшего на стенках реактора 4, и. следовательно,постоянстве коэффициента теплопередачи стенок реактора,блок 21 определения требуемого расхода катализатора работает следующим образом. По сигналам от блока 13 определения максимально допустимой скорости реакции и датчика 15 расхода катализатора в реактор блок 22 сравнения определяет рассогласование между сигналами и подает его на вход усилителя 23, в котором этот сигнал преобразуется пропорционально значению требуемого расхода катализатора в реактор при текущем значении коэффициента теплопередачи стенок реактора. Этот сигнал в качестве задания подается на регулятор 14 расхода катализатора,управляющего исполнительным устройством 17, которое изменяет подачу катализатора в реактор 4 до тех пор. пока значение текущего расхода мономера не сравняется со значением расхода, определенным блоком 21 определения требуемого расхода катализатора в зависимости от величины максимально допустимой скорости реакции. При изменении плотности и (или) состава жидкого мономера в линии 3 и (или) активности катализатора в линии 16 и (или) при изменении слоя налипшего на стенках реактора полимер и,следовательно,изменении коэффициента 3 теплопередачи стенок реактора, в соответствии с изменением сигналов от датчиков температуры 5 и датчика 7 концентрации полимера, меняется величина выходного сигнала блока 9 коррекции скорости реакции, в результате чего изменяется выходной сигнал блока 10 определения текущей скорости реакции, поступающий на первый вход блока 11 коррекции. В соответствии с изменением входного сигнала блока 10 определения текущей скорости реакции, поступающий на первый вход блока 11 коррекции. В соответствии с изменением входного сигнала блока 10 определения текущей скорости реакции, а также с изменением сигналов датчика температуры и датчика 5 температуры датчиков 2 и 6 давления изменяется входной сигнал блока 11 коррекции,пропорциональный скорректированному значению текущей скорости реакции. Этот сигнал поступает на вход блока сравнения, где текущая скорость реакции сравнивается с сигналом блока 13 определения максимально допустимой скорости реакции и, в зависимости от их разницы, изменяется задание регулятору 20 расхода мономера, управляющему исполнительным механизмом 19, который изменяет подачу мономера в реактор до тех пор, пока значение текущей скорости реакции не сравнится со значением скорости, определенным блоком 13 определения максимально допустимой скорости реакции. Одновременно сигнал с выхода блока 13 определения максимально допустимой скорости реакции поступает на вход блока 21 определения требуемого расхода катализатора, где формируется,как описано выше, сигнал, пропорциональный требуемому расходу катализатора в зависимости от величины нового значения максимально допустимой скорости реакции. За счет того, что в устройство автоматического управления процессом полимеризации введен блок определения требуемого расхода катализатора и при этом из устройства выведен блок определения требуемого расхода мономера, стало возможным стабилизировать расход катализатора в непосредственной близости от максимального значения, обеспечиваемого условиями теплосъема в текущий момент времени, а регулирование скорости реакции осуществлять изменением расхода мономера на входе в реактор и тем самым приблизиться к границе устойчивости с меньшим риском потери устойчивости реактора и повысить производительность реактора. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство автоматического управления процессом растворной полимеризации, содержащее датчики температуры и давления, установленные в реакторе и на трубопроводе подачи мономера в реактор, соединенные с входами блока коррекции,выход которого через блок сравнения соединен с первым входом регулятора расхода мономера,второй вход и выход регулятора расхода мономера соединены соответственно с датчиком расхода мономера и исполнительным механизмом,установленными на трубопроводе подачи мономера в реактор, блок определения максимально допустимой скорости реакции и соединенный с его первым входом датчик температуры, установленный на внешней стенке реактора, причем второй вход блока определения максимально допустимой скорости реакции соединен с датчиком температуры, установленным в реакторе, а выход соединен с входом блока сравнения, блок определения текущего значения скорости реакции,выход которого соединен с входом блока коррекции, а первый, второй и третий входы соединены,соответственно,с датчиком температуры в реакторе и датчиком концентрации полимера в реакторе и с выходом блока коррекции скорости реакции, первый и второй входы которого соединены,соответственно,с датчиком концентрации полимера и датчиком температуры в реакторе,отличающееся тем,что оно дополнительно содержит блок определения требуемого расхода катализатора, выход которого соединен с регулятором расхода катализатора, а первый и второй входы соединены, соответственно,с датчиком расхода катализатора и выходом блока максимально допустимой скорости реакции, а блок сравнения соединен с регулятором расхода мономера.