Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В промышленности синтетического каучука широкое применение находят процессы анионной полимеризации в растворе на основе литийорганических катализаторов с использованием в качестве мономеров бутадиена и стирола. ' Процесс полимеризации проводят как периодическим способом (синтез дивинил-сти-рольных термоэластопластов - ДСТ), так и непрерывным - получение дивинил-стирольного синтетического каучука блочного (ДССК).
Наиболее важной стадией в производстве синтетического каучука на литиевых катализаторах является стадия полимеризации мономеров, когда происходит физико-химическое превращение сырья и формируются качественные показатели каучука, и поэтому процесс полимеризации определяет экономику производства в целом.
Управление процессом полимеризации ДССК на базе локальных средств регулирования с использованием ручных способов задания уставок регуляторам не позволяет эффективно решать задачу повышения качества каучука.
Сложный, стохастический характер процесса полимеризации каучука ДССК, неоднородность поступающего сырья, недостаточная информативность и отсутствие поточных анализаторов качества, нестационарность характеристик процесса делает актуальным исследование и реализацию методов управления на базе микропроцессорных систем.
В связи с этим внедрение автоматизированной системы управления технологическими процессами синтеза каучука с применением алгоритмов, построенных на базе математических моделей и методов оптимального управления, является одним из путей улучшения качественных показателей и эффективности производства синтетического каучука на литиевых катализаторах.
Тема диссертационной работы соответствует одному из основных направлений Воронежского государственного технического университета "САПР и системы автоматизации производства".
Работа включена в Программу важнейших исследовательских и опытно-конструкторских работ и работ по освоению новых видов продукции и наукоемких технологий на ОАО "Воронежсинтезкаучук".
ЦЕЛЬ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ - оптимизация качества каучука и повышение технико-экономических показателей производства в целом путем разработки и внедрения автоматизированной системы управления непрерывным процессом растворной полимеризации бутадиена и
стирола на базе микропроцессорных средств. "»
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие' задачи:
-
Разработать динамическую модель -качественных показателей процесса полимеризации бутадиена и стирола и метод параметрической идентификации модели.
-
Разработать алгоритмы оптимального управления статическими режимами процесса и динамической стабилизации режимных параметров.
-
Разработать алгоритмы контроля и управления качественными показателями процесса полимеризации по косвенным параметрам.
-
Реализовать на ЭВМ и внедрить математическое обеспечение системы автоматического контроля и управления для процессов получения сополимеров бутадиена и стирола на базе микропроцессорных систем в промышленном производстве.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. При решении указанных задач использовались методы теории идентификации, оптимизации, моделирования процессов полимеризации и теории автоматического регулирования.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА выполненной работы заключается в следующем:
-
Разработана динамическая модель непрерывного процесса растворной полимеризации бутадиена и стирола, отличающаяся модулем контроля качественных показателей и специализированным методом параметрической идентификации в режиме реального времени.
-
Создан способ управления процессом полимеризации сопряженных диенов, заключающийся в воздействии на расход катализатора в зависимости от вязкости после второго реактора и с учетом изменения вязкости после первого аппарата.
-
Предложен способ управления процессом растворной полимеризации сопряженных диенов, отличающийся использованием режима вынужденных колебаний катализатора при малом уровне возмущений, проведена оценка эффективности управления процессом растворной полимеризации бутадиена и стирола в режиме периодических колебаний температуры шихты на входе в реактор.
і. Разработаны методы регулирования качественных показателей процесса полимеризации с использованием алгоритма автоматической настройки параметров регулятора на основе идентификации кривых переходного процесса за время регулирования на каждом шаге расчета управляющего воздействия.
ПРЩІМЕдШ^НАііИМрсТЬ:.
-
Предложена методика контроля вязкости после первого реактора по косвенным параметрам,* току электродвигателя мешалки с поправкой на изменение питания электродвигателя.
-
Разработан алгоритм стабилизации температуры в первом реакторе (содержание блочного стирола).
-
Предложен нелинейный ПИД-регулятор с переменной настройкой по пропорциональной составляющей.
Внедрена в промышленную эксплуатацию на ОАО "Воронежсинтез-каучук" автоматизированная система управления непрерывным процессом растворной полимеризации бутадиена и стирола. Экономический эффект от внедрения составил 122 млн.р, ( в ценах І995 г), который получен за счет повышения качества каучука и снижения энергетических затрат, экономии катализатора.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
Всероссийской конференции "Информационные технологии и системы", (Воронеж, 1993);
VIII Всероссийской конференции "Математические методы в химии,' (Тула, 1993);
IV Всероссийской конференции "Динамика процессов и аппаратов химической технологии1', (Ярославль, 1994).
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 18 работ, в том числе получено 9 авторских свидетельств на изобретения.
5ёЪЕМ__РАБ0ТЫ^ Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц и 38 рисунков и состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 90 наименований и приложений.