SU789529A1

SU789529A1 - Method of automatic control of ethylene polymerization in tubular reactor

Info

Publication number: SU789529A1
Application number: SU792706247A
Authority: SU
Inventors: Виктор Васильевич Баршунин; Болеслав Владимирович Вольтер; Александр Эльхананович Софиев
Original assignee: Государственный всесоюзный центральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации
Priority date: 1979-01-03
Filing date: 1979-01-03
Publication date: 1980-12-23

Description

Изобретение относится к автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано в производстве полиэтилена методом высокого давления в трубчатом реакторе. 5The invention relates to the automation of polymerization processes and can be used in the production of polyethylene by high pressure in a tubular reactor. 5

Известен способ автоматического управления процессом полимеризации этилена в трубчатом реакторе,заключающийся в программном по времени изменении давления в трубчатом реактореЮ и расхода инициатора на входе в трубчатый . реактор от состояния,соответствующего максимальной температуре в середине трубчатого реактора,давлению в трубчатом реакторе и расходу инициа- 15 тора на входе в трубчатый реактор в начальный момент времени, до состояния, соответствующего максимальной температуре в середине трубчатого реактора и расходу инициатора на входе 20 в трубчатый реактор в конечный момент времени, коррекции давления в трубчатом реакторе по максимальной температуре в середине трубчатого реактора £1Ί . 25A known method for automatically controlling the process of polymerization of ethylene in a tubular reactor, which consists in programmatically changing the pressure in the tubular reactor and the flow rate of the initiator at the inlet to the tubular reactor. the reactor from the state corresponding to the maximum temperature in the middle of the tubular reactor, the pressure in the tubular reactor and the flow rate of the initiator at the inlet of the tubular reactor at the initial moment of time, to the state corresponding to the maximum temperature in the middle of the tubular reactor and the flow rate of the initiator at the inlet 20 of the tube the reactor at a finite point in time, pressure correction in the tubular reactor at the maximum temperature in the middle of the tubular reactor £ 1Ί. 25

Однако при осуществлении управления по такому способу существуют значительные отклонения максимальной температуры в середине трубчатого реактора от максимальной температуры 3Q в середине трубчатого реактора, задаваемой программой,при пусках трубчатого реактора и переходах с режима на режим. Это может привести к увеличению времени пуска трубчатого реактора и перехода с режима на режим,а также вызвать аварийные остановки или затухание реакции.However, when controlling by this method, there are significant deviations of the maximum temperature in the middle of the tubular reactor from the maximum temperature of 3Q in the middle of the tubular reactor, set by the program, when the tubular reactor starts and switches from mode to mode. This can lead to an increase in the start-up time of the tubular reactor and the transition from mode to mode, as well as cause emergency stops or damping of the reaction.

Цель изобретения - повышение точности регулирования максимальной температуры в середине трубчатого реактора .The purpose of the invention is to increase the accuracy of regulating the maximum temperature in the middle of the tubular reactor.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе автоматического' управления процессом полимеризации этилена в трубчатом реакторе, заключающемся в программном по времени изменении давления в трубчатом реакторе и расхода инициатора на входе в трубчатый реактор от состояния, соответствующего максимальной температуре в середине трубчатого реактора, давлению в трубчатом реакторе и расходу инициатора на входе в трубчатый реактор в начальный момент времени, до состояния, соответствующего максимальной температуре в середине трубчатого реактора и расходу инициатора на входе в трубчатый реактор в конечный момент времени, коррекции дав3 ления в трубчатом реакторе по максимальной температуре в середине трубчатого реактора, величину указанного корректирующего воздействия на давление в трубчатом реакторе от максимальной температуры в середине трубчатого реактора делят на разность между величиной указанной максимальной температуры в середине трубчатого реактора и заданной величиной температуры стенки в середине трубчатого реактора.The goal is achieved by the fact that in the known method for automatically controlling the process of ethylene polymerization in a tubular reactor, which consists in programmatically changing the pressure in the tubular reactor and the initiator flow rate at the inlet of the tubular reactor from a state corresponding to the maximum temperature in the middle of the tubular reactor, the pressure in the tubular reactor and the initiator flow rate at the inlet of the tubular reactor at the initial time, to a state corresponding to the maximum temperature in the middle of the pipe temperature of the reactor and the initiator flow rate at the inlet of the tubular reactor at a finite point in time, correcting the pressure in the tubular reactor by the maximum temperature in the middle of the tubular reactor, the value of the indicated corrective effect on the pressure in the tubular reactor from the maximum temperature in the middle of the tubular reactor is divided by the difference between the value the specified maximum temperature in the middle of the tubular reactor and a given value of the wall temperature in the middle of the tubular reactor.

Предлагаемый способ основан на том, что отношение приращения максимальной температуры в середине трубчатого реактора при небольшом изменении давления в трубчатом реакторе к изменению давления в трубчатом реакторе меняется в очень широких пределах (более, чем на порядок) при изменении в рабочей области давления в трубчатом реакторе и расходе инициатора на входе в трубчатый реактор. Причем эт^ отношение зависит только от максимальной температуры в середине трубчатого реактора и eiO можно аппроксимировать ломаной линией.На каждом прямолинейном участке ломаной линии указанное отношение прямо пропорционально разности между максимальной температурой в середине трубчатого реактора и постоянной величиной .The proposed method is based on the fact that the ratio of the increment of the maximum temperature in the middle of the tubular reactor with a small change in pressure in the tubular reactor to the pressure in the tubular reactor varies over a very wide range (more than an order of magnitude) when the pressure in the tubular reactor changes in the working region and the flow of initiator at the entrance to the tubular reactor. Moreover, this ratio depends only on the maximum temperature in the middle of the tubular reactor and eiO can be approximated by a broken line. On each straight line of the broken line, this ratio is directly proportional to the difference between the maximum temperature in the middle of the tubular reactor and a constant value.

Предлагаемый способ автоматического управления может быть реализован в системе автоматического управления трубчатым реактором, блок-схема которого показана на чертеже.The proposed automatic control method can be implemented in a system for automatic control of a tubular reactor, a block diagram of which is shown in the drawing.

Система автоматического управления трубчатым реактором 1 состоит из датчика 2 давления в трубчатом реакторе 1, датчиков 3,4,5,6 температуры (количество их определяется конкретными технологическими особенностями процесса) по длине трубчатого реактора 1, блока 7 нахождения максимальной температуры, регулятора 8 давления, блока 9 вычитания, регулятора 10 температуры, блока 11 умножения, сумматора 12, блока 13 вычитания, блока ,14 деления, задатчика 15, блока 16 задания программы, исполнительного механизма 17 на линии подачи инициатора в трубчатый реактор 1 и исполнительного механизма 18 на выходе потока реакционной смеси из трубчатого реактора 1.The automatic control system of the tubular reactor 1 consists of a pressure sensor 2 in the tubular reactor 1, temperature sensors 3,4,5,6 (their number is determined by the specific technological features of the process) along the length of the tubular reactor 1, block 7 for finding the maximum temperature, pressure regulator 8, a subtraction unit 9, a temperature controller 10, a multiplication unit 11, an adder 12, a subtraction unit 13, a division unit, 14, a setter 15, a program setting unit 16, an actuator 17 on the initiator supply line to the tubular reactor 1 and actuator 18 at the outlet of the reaction mixture from the tubular reactor 1.

Система автоматического управления трубчатым реактором работает следующим образом.The automatic control system of the tubular reactor operates as follows.

В блок 16 задания программы вводят программные по времени изменения давления в трубчатом реакторе 1, расхода инициатора на входе в трубчатый реактор 1 и максимальной температуры в середине трубчатого реактора 1, соответствующие требуемому характеру переходного процесса (пуск трубчатого · реактора, переход с режима на режим).In block 16 of the program task, time-varying changes in the pressure in the tubular reactor 1, the initiator flow rate at the inlet of the tubular reactor 1, and the maximum temperature in the middle of the tubular reactor 1 are entered, which correspond to the desired transition process (starting the tubular reactor, switching from mode to mode) .

После достижения состояния, соответствующего начальным значениям давления в трубчатом реакторе 1, расхода инициатора на его входе и максималь·. ной температуры в середине трубчатого реактора 1, систему автоматического управления трубчатым реактором включают в работу.After reaching the state corresponding to the initial values of the pressure in the tubular reactor 1, the flow of initiator at its inlet and maximum ·. temperature in the middle of the tubular reactor 1, the automatic control system of the tubular reactor is included in the operation.

С помощью датчика 2 давления в трубчатом реакторе, регулятора 8 давления и исполнительного механизма 18 регулируют давление в трубчатом реакторе 1. С помощькЛблока 16 задания программы изменяют исполнительным механизмом 17 расход инициатора на входе трубчатого реактора 1, через сумматор 12-задание регулятору 8 давления в трубчатом реакторе 1 и через блок 9 вычитания - задание регулятору температуры.Using the pressure sensor 2 in the tubular reactor, the pressure regulator 8 and the actuator 18, the pressure in the tubular reactor 1 is regulated. Using the program block 16, the actuator 17 changes the flow rate of the initiator at the inlet of the tubular reactor 1, through the adder 12 sets the pressure regulator 8 in the tubular reactor 1 and through block 9 subtraction - task temperature controller.

Значение максимальной температуры в середине трубчатого реактора 1 определяют с помощью датчиков 3,4,5,6 температуры по длине трубчатого реактора 1 и блока 7 вхождения максимальной температуры и регулируют в зависимости от вычисляемой блоком 9 вычитания разности между максимальной температуры в середине трубчатого реактора 1 и программным изменением максимальной температуры в середине трубчатого реактора 1 по времени,а также в зависимости от значения максимальной температуры в середине трубчатого реактора 1 - через блок 13 вычитания, блок 14 деления, блок умножения и сумматор 12 с помощью регулятора 10 температуры. Величину воздействия, корректирующего давление в трубчатом реакторе 1 по максимальной температуре в его середине, изменяют с помощью задатчика 15, сигнал от которого делится в блоке 14 деления на выходной сигнал блока 13 вычитания. После выдачи блоком 16 задания программы программного по времени изменения давления в трубчатом реакторе 1, расхода инициатора на входе трубчатого реактора 1 и максимальной температуры в середине трубчатого реактора 1 система автоматического управления трубчатым реактором прекращает работу.The value of the maximum temperature in the middle of the tubular reactor 1 is determined using temperature sensors 3,4,5,6 along the length of the tubular reactor 1 and the maximum temperature entry unit 7 and is adjusted depending on the subtraction calculated by block 9 of the difference between the maximum temperature in the middle of the tubular reactor 1 and by programmatically changing the maximum temperature in the middle of the tubular reactor 1 over time, and also depending on the value of the maximum temperature in the middle of the tubular reactor 1 through the subtraction block 13, block 14 division, the multiplication unit and the adder 12 using the temperature controller 10. The magnitude of the impact, adjusting the pressure in the tubular reactor 1 at the maximum temperature in its middle, is changed using the setter 15, the signal from which is divided in block 14 division by the output signal of block 13 subtraction. After the block 16 sets the program program for the time, the pressure changes in the tubular reactor 1, the initiator flow rate at the inlet of the tubular reactor 1, and the maximum temperature in the middle of the tubular reactor 1, the automatic control system of the tubular reactor stops working.

Использование предлагаемого способа позволяет уменьшить время переходного процесса и избежать нежелательных завЬпиений и занижений максимальной температуры в середине трубчатого реактора в переходном процессе.Using the proposed method allows to reduce the time of the transition process and to avoid undesirable zavbeniy and underestimation of the maximum temperature in the middle of the tubular reactor in the transition process.

Claims

in the tubular reactor at the maximum temperature in the middle of the tubular reactor, the magnitude of the specified corrective action on the pressure in the tubular reactor from the maximum temperature in the middle of the tubular reactor is divided by the difference between the magnitude of the specified maximum temperature in the middle of the tubular reactor and the specified wall temperature in the middle of the tubular reactor. reactor. The proposed method is based on the fact that the ratio of the increment of the maximum temperature in the middle of the tubular reactor with a slight change in pressure in the tubular reactor to the pressure change in the tubular reactor varies over very wide limits (more than an order of magnitude) when the pressure in the working region changes the tubular reactor and the flow rate of the initiator to the inlet to the tubular reactor. Moreover, the 31 ratio depends only on the maximum temperature in the middle of the non-tubular reactor and eL) can be approximated by a broken line. On each straight line section of the broken line, the indicated ratio is directly proportional to the difference between the maximum temperature in the middle of the tubular reactor and a constant value. The proposed method of automatic control can be implemented in an automatic control system of a tubular reactor, the block diagram of which is shown in the drawing. The automatic control system of the tubular reactor 1 consists of a sensor 2 of pressure in the tubular reactor 1, sensors 3,4,5,6 temperatures (their number is determined by specific technological features of the process) along the length of the tubular reactor 1, unit 7 finding the maximum temperature pressure torus 8, subtraction unit 9, temperature regulator 10, multiplication unit 11, adder 12, subtraction unit 13, unit, 14 divisions, unit 15, program setting unit 16, actuator 17 on the initiator supply line to the tubular reactor p 1 and executive mechanism 18 at the output of homo ka reaction mixture from the tubular reactor 1. The automatic control system the tubular reactor operates as follows. In block 16 of the program's task, input of time-varying software changes in pressure in the tubular reactor 1, flow rate of the initiator at the inlet to the tubular reactor 1, and the maximum temperature in the middle of the tubular reactor 1, corresponding to the required nature of the transition process (starting the tubular reactor, changing from mode) After reaching the state, it corresponds to the channel pressure values in the tubular reactor 1, the flow rate of the initiator at its inlet and maximum. temperature in the middle of the tubular reactor 1, the automatic control system of the tubular reactor is included in the operation. By washing the pressure sensor 2 in the tubular reactor, the pressure regulator 8 and the actuator 18, the pressure in the tubular reactor 1 is adjusted. Using the nporpaivDVJH setting block 16, the initiator 17 input to the inlet of the tubular reactor 1 is changed through the adder 12 to the regulator 8 pressure in the tubular reactor 1 and through the block 9 subtraction - setting the controller 10 temperature. The value of the maximum temperature in the middle of the tubular reactor 1 is determined with the help of sensors 3,4,5,6 of temperature along the length of the tubular reactor 1 and the 7 unit of detection of the maximum temperature and is adjusted depending on the subtraction difference calculated by the unit 9 between the maximum temperature in the middle of the tubular reactor 1 and programmatically varying the maximum temperature in the middle of the tubular reactor 1 in time, and also depending on the value of the maximum temperature in the middle of the tubular reactor 1, through the block 13, block, to 14 divisions, a multiplier 11 and an adder 12 using temperature controller 10. The magnitude of the effect of adjusting the pressure in the tubular reactor 1 at the maximum temperature in its middle is changed by means of the setting device 15, the signal from which is divided in block 14 of the division by the output signal of the subtracting unit 13. After issuing by block 16 a program of time-varying pressure changes in the tubular reactor 1, the initiator flow rate at the inlet of the tubular reactor 1, and the maximum temperature in the middle of the tubular reactor 1, the automatic control system of the tubular reactor stops working. The use of the proposed method allows to reduce the time of the transition process and to avoid undesirable results and underestimation of the maximum temperature in the middle of the tubular reactor in the transition process. A method for automatically controlling the process of polymerization of ethylene in a tubular reactor, consisting in a time-programmed change in pressure in the tubular reactor and in the flow rate of the initiator at the inlet to the tubular reactor.