RU2679221C1 - Способ автоматического управления реактором суспензионной полимеризации - Google Patents
Способ автоматического управления реактором суспензионной полимеризации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2679221C1 RU2679221C1 RU2018113779A RU2018113779A RU2679221C1 RU 2679221 C1 RU2679221 C1 RU 2679221C1 RU 2018113779 A RU2018113779 A RU 2018113779A RU 2018113779 A RU2018113779 A RU 2018113779A RU 2679221 C1 RU2679221 C1 RU 2679221C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- temperature
- polymerizer
- reaction mass
- control
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 238000010557 suspension polymerization reaction Methods 0.000 title claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 15
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 6
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к автоматическим системам регулирования, и может быть использовано для поддержания температуры реакционной массы химических реакторов–полимеризаторов. Система состоит из двух контуров управления. Первый контур обеспечивает заданную скорость вращения мешалки внутри реактора-полимеризатора, второй контур обеспечивает стабилизацию температуры реакционной массы внутри реактора-полимеризатора. Канал упреждения вырабатывает сигнал упреждения в зависимости от изменения выходного сигнала регулятора обеспечивающего стабилизацию скорости вращения мешалки реактора–полимеризатора. Сигнал упреждения подается на элемент сравнения контура стабилизации температуры реакционной массы в реакторе–полимеризаторе с целью обеспечения увеличения подачи хладагента в рубашку реактора–полимеризатора, избежав тем самым резкого возрастания температуры реакционной массы внутри реактора–полимеризатора, которая начинает увеличиваться за счет увеличения диссипации механической энергии на перемешивание. Технический результат заключается в улучшении качества управления технологическим объектом за счет изменения динамических свойств канала управления температурой реакционной массы в зависимости от состояния объекта управления. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области систем автоматического управления и может быть использовано при автоматизации работы реакторов - полимеризаторов, имеющих один или несколько контуров управления, подключаемых в зависимости от динамических характеристик объекта и особенностей возмущающего воздействия.
Процессы суспензионной полимеризации являются одной из типовых технологий получения полимеров различного назначения. Данные процессы являются экзотермическими реакциями с явно выраженными нелинейными зависимостями, что приводит к возникновению различных проблем при управлении данными процессами.
Процессы полимеризации, протекающие по радикальному механизму инициирования, обладают характерной нелинейностью протекания процесса, а именно гель - эффектом, который, например, проявляется при степени конверсии 30% в случае суспензионной полимеризации метилметакрилата, 60% для стирола и 80% для винилацетата.
В момент возникновения гель - эффекта происходит резкое выделение тепла, которое может вывести реактор – полимеризатор из устойчивого состояния, а также приводит к изменению параметров объекта управления (реактор - полимеризатор), которые также меняются при возникновении гель – эффекта.
Известны способы автоматического управления процессом суспензионной полимеризации путем регулирования температурного режима в зоне реакции в зависимости от величины отклонения значения измеренной температуры от заданного значения подачей теплоносителя и хладагента в рубашку реактора – полимеризатора (RU № 93012620 A от 20.09.96 г.). При данном способе управления процессом отсутствует возможность воздействия на температуру с помощью изменения гидродинамического режима внутри реактора - полимеризатора. Учитывать это воздействие необходимо, так как при применении аппаратов с мешалками увеличение их оборотов при значительной вязкости реакционных сред приводит как к значительному росту мощности, потребляемой мешалкой, так и к опасности локального перегрева самой реакционной массы за счет трения слоев вязкой среды, что снижает качество получаемого продукта.
Способ управления процессом суспензионной полимеризации путем регулирования температурного режима в зоне реакции, с помощью изменения подачи теплоносителя и/или хладагента в рубашку реактора - полимеризатора, отличается тем что, используется дополнительное воздействие на температуру реакционной массы путем изменения гидродинамического режима внутри реактора - полимеризатора за счет изменения заданной скорости вращения мешалки реактора – полимеризатора в дополнительном канале управления, которая корректируется в зависимости от рассчитанных по модели свойств реакционной массы (RU № 2 534 365 C2 от 24.04.2012). При данном способе необходимо построить адекватную математическую модель процесса с учетом изменения вязкости реакционной массы, что не всегда возможно.
Способ управления процессом суспензионной полимеризации путем регулирования температурного режима в зоне реакции, с помощью изменения подачи хладагента в рубашку реактора - полимеризатора отличается тем что, используется информация об изменении токовой нагрузки на асинхронный электродвигатель привода мешалки реактора - полимеризатора для организации сигнала упреждения на регулятор основного канала управления, который рассчитывается с помощью математической модели динамики реактора - полимеризатора (RU № 2 649 039 C1 от 30.01.2017). При данном способе необходимо построить адекватную математическую модель изменения вязкости реакционной массы, что не всегда возможно.
Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение качества управления температурой процесса суспензионной полимеризации. Поставленная задача решается путем введения канала упреждения, который в зависимости от изменения выходного сигнала регулятора, обеспечивающего стабилизацию скорости вращения мешалки реактора – полимеризатора, будет вырабатывать сигнал упреждения.
Система управления процессом суспензионной полимеризации с использованием канала упреждения изображена в виде блок схемы на фигуре 1.
Система состоит из двух контуров управления. Первый контур обеспечивает заданную скорость вращения мешалки NЗД с помощью регулятора 2 (RN). Второй контур обеспечивает стабилизацию температуры реакционной массы Т внутри реактора - полимеризатора с помощью регулятора 6 (RT).
В первом контуре управления, заданная скорость вращения мешалки NЗД реактора – полимеризатора сравнивается с текущим значением N в элементе сравнения 1. Ошибка рассогласования εN=(NЗД-N) поступает на вход регулятора 2 (RN), стабилизирующего скорость вращения мешалки N реактора - полимеризатора. Регулятор 2 (RN) вырабатывает управляющее воздействие UN, которое подается на технологический объект управления (ТОУ) 7 в виде мощности необходимой для вращения мешалки реактора - полимеризатора. Текущее значение скорости вращения N мешалки реактора – полимеризатора в виде обратной связи поступает в элемент сравнения 1, тем самым замыкая первый контур управления.
Во втором контуре управления, заданная температура реакционной массы TЗД сравнивается с текущим значением температуры T реакционной массы в элементе сравнения 5. Ошибка рассогласования εT=(TЗД-T) поступает на вход регулятора 6 (RT), стабилизирующего температуру реакционной массы T внутри реактора - полимеризатора. Регулятор 6 (RT) вырабатывает управляющее воздействие UT, которое подается на ТОУ 7 в виде расхода хладагента необходимого для поддержания заданной температуры реакционной массы T внутри реактора - полимеризатора. Текущее значение температуры реакционной массы T внутри реактора - полимеризатора в виде обратной связи поступает в элемент сравнения 5, тем самым замыкая второй контур управления.
На фигуре 1 показано также, что в контур управления температурой реакционной массы Т введен канал упреждения, который включает блок математической модели (ММ) 4 и блок корректирующего устройства (КУ) 3.
Блоки 3 и 4 работают следующим образом, в момент, когда вязкость реакционной массы начинает значительно возрастать выходной сигнал UN регулятора 2 (RN) начинает значительно увеличиваться и в этот момент включается в работу блок 4 (ММ), который рассчитывает скорость изменения сигнала UN и если она превышает заданное значение, то в блоке 3 (КУ) вырабатывается сигнала SK, который подается на элемент сравнения 5 контура стабилизации температуры реакционной массы Т с целью обеспечения увеличения подачи хладагента в рубашку реактора - полимеризатора избежав тем самым резкого возрастания температуры реакционной массы Т, которая начинает увеличиваться за счет увеличения диссипации механической энергии на перемешивание.
Отличительной особенностью данного способа управления является отслеживание изменения выходного сигнала UN с регулятора 2 (RN) и на его основании выработка упреждающего воздействия в контур стабилизации температуры реакционной массы Т в реакторе – полимеризаторе, что позволяет улучшить качество управления технологическим объектом и как следствие качество получаемого продукта.
Claims (1)
-
Способ управления реактором суспензионной полимеризации путем регулирования температурного режима в зоне реакции с помощью изменения подачи хладагента в рубашку реактора-полимеризатора, отличающийся тем, что отслеживается изменение выходного сигнала UN с регулятора 2 (RN) и на его основании вырабатывается упреждающее воздействие в контур стабилизации температуры реакционной массы T в реакторе-полимеризаторе.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018113779A RU2679221C1 (ru) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | Способ автоматического управления реактором суспензионной полимеризации |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018113779A RU2679221C1 (ru) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | Способ автоматического управления реактором суспензионной полимеризации |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2679221C1 true RU2679221C1 (ru) | 2019-02-06 |
Family
ID=65273711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018113779A RU2679221C1 (ru) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | Способ автоматического управления реактором суспензионной полимеризации |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2679221C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2754804C2 (ru) * | 2020-02-20 | 2021-09-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Способ автоматического управления реактором суспензионной полимеризации |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU729989A1 (ru) * | 1976-10-04 | 1985-02-28 | Предприятие П/Я В-8855 | Способ автоматического управлени температурным режимом процесса суспензионной полимеризации винилхлорида |
| SU1656496A1 (ru) * | 1989-05-12 | 1991-06-15 | Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе | Двухканальна система управлени |
| RU93012620A (ru) * | 1993-03-09 | 1996-09-20 | Узловское производственное объединение "Пластик" | Способ автоматического управления процессом суспензионной полимеризации стирола в производстве вспенивающегося полистирола |
| WO1999000717A1 (en) * | 1997-06-30 | 1999-01-07 | Honeywell Inc. | Polymerization process controller |
| EA010798B1 (ru) * | 2004-02-13 | 2008-12-30 | Тотал Петрокемикалс Рисерч Фелюй | Способ осуществления полимеризации олефина |
-
2018
- 2018-04-16 RU RU2018113779A patent/RU2679221C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU729989A1 (ru) * | 1976-10-04 | 1985-02-28 | Предприятие П/Я В-8855 | Способ автоматического управлени температурным режимом процесса суспензионной полимеризации винилхлорида |
| SU1656496A1 (ru) * | 1989-05-12 | 1991-06-15 | Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе | Двухканальна система управлени |
| RU93012620A (ru) * | 1993-03-09 | 1996-09-20 | Узловское производственное объединение "Пластик" | Способ автоматического управления процессом суспензионной полимеризации стирола в производстве вспенивающегося полистирола |
| WO1999000717A1 (en) * | 1997-06-30 | 1999-01-07 | Honeywell Inc. | Polymerization process controller |
| EA010798B1 (ru) * | 2004-02-13 | 2008-12-30 | Тотал Петрокемикалс Рисерч Фелюй | Способ осуществления полимеризации олефина |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2754804C2 (ru) * | 2020-02-20 | 2021-09-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Способ автоматического управления реактором суспензионной полимеризации |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2679221C1 (ru) | Способ автоматического управления реактором суспензионной полимеризации | |
| NO178790B (no) | Fremgangsmåte ved fremstilling av olefinpolymerer i en autoklavrektor | |
| RU2669791C1 (ru) | Способ автоматического управления реактором суспензионной полимеризации | |
| RU2649039C1 (ru) | Способ автоматического управления реактором суспензионной полимеризации стирола | |
| US5697436A (en) | Proportional with variable bias batch reactor temperature control system | |
| US6165418A (en) | System for controlling temperature of a continuous polymerization process | |
| JP4710345B2 (ja) | 反応器の温度制御方法及び反応器の温度制御装置 | |
| KR102360602B1 (ko) | 중합 플랜트에서 하나의 중합체 등급으로부터 또 다른 중합체 등급으로의 전이 시간의 최소화 방법 | |
| Trifkovic et al. | Model predictive control of a twin-screw extruder for thermoplastic vulcanizate (TPV) applications | |
| RU2754804C2 (ru) | Способ автоматического управления реактором суспензионной полимеризации | |
| Erdoğan et al. | The effect of operational conditions on the performance of batch polymerization reactor control | |
| JPS588544A (ja) | 密閉型混練機の混練制御方法 | |
| RU2534365C2 (ru) | Способ автоматического управления реактором синтеза суспензионной полимеризации стирола | |
| Hvala et al. | Modelling and simulation of semi-batch polymerisation reactor for improved reactants dosing control | |
| US3711457A (en) | Fluid transfer control system | |
| RU2507556C2 (ru) | Управление реактором газофазной полимеризации | |
| JP2006002032A (ja) | ポリマー製造方法およびその装置 | |
| RU2682173C1 (ru) | Способ проведения экзотермической каталитической реакции полимеризации в изотермическом режиме в газожидкофазном полунепрерывном реакторе смешения | |
| JP5407041B2 (ja) | ポリマー粒子製造方法及びその重合装置 | |
| RU2036203C1 (ru) | Способ управления процессом полимеризации термоэластопластов | |
| DE2612414A1 (de) | Steuerung von kontinuierlichen massepolymerisationsverfahren | |
| Joseph Schork | Design and Operation of Polymerization Reactors | |
| RU2091398C1 (ru) | Способ управления непрерывным процессом растворной сополимеризации бутадиена и стирола | |
| JPH03181330A (ja) | 反応装置の反応温度制御方法 | |
| Khaustov et al. | Control over the process of thermo-oxidative degradation of polymers in a solution |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210417 |