Способ управления процессом эмульсионной полимеризации

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (19} (И} э С 08 Р 236/10 б 052 27/О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К RBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и ОтнРытий (21 ) 3299068/23-05 (22) 08.06.81 (46) 23.03.83. Бюл. ¹ 11 (72) Ill.È.Èñìàèëîâ и Т;И. Исмаилов (71) Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автомати» зации нефгяной и химической промышлен-. ,ности (53) 66.012 52 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР №. 4551 21, Кп. С 08 F 2/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 401976, кл. G 05D 21/00, 1972 (прототип) . (54)(57) 1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ

1 ПРОЦЕССОМ ЭМУЛЬСИОННОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ, осуществляемой в батареепоследовательно установленных полимери.заторов, закйочающийся в изменении температуры реакционной смеси и конверсии мономерсв в зависимости от среднего молекулярного веса полимера, о т л- ичающийся тем, что,сцельюпоиышения очности стабилизации прочности каучука на разрыв, корректируют заданное значение конверсии мономеров на выходе полимеризационной батареи в обратно пропорциональной зависимости от отношения абсолютных количеств связанных мономеров в сополимере, измеренных в средней части полимеризационной батареи.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что конверсию моюмеров на выходе полнмеризационной батареи регулируют подачей стоппера.

3. Способ по п. 1, о т л-и ч а юшийся тем чтор с п}злью повышения оперативности регулирования качества получаемого полимера, стоппер вводят на выход последнего полимеризатора батареи в зависимости от отношения абсо лютных количеств связанных мономеров в сополнмере и величины конверсии мономеров, измеренных в средней части и 9 на выходе полнмеризационной батареи.

4. Способ по п. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше- С ния точности дозировки стоппера, его вводят на вход последнего олнмериза — тора батареи в зависимости от отклонении }а . отношения абсо}потных количеств связав ных мономеров в сополимере и величины, конверсии мономеров, измеренных в сред- ней части и на выходе полимеризаиионной батареи. вД}

1 10064

Изобретение относится к автоматизации процессов шжимериэации и может быть использовано s промышленности синтетического каучука.

На чертеже показана блок-схема системы, реализующей данный способ.

Блок-схема включает полимеризаторы

1 и 2, трубопроводы эмульсии 3, водной фазы 4, углеводородной шихты 5, дивинила 6, стирола 7.

По трубопроводу 8 из полимериэатс ров выводится продукт реакции полимеризации - латекс, который содержит сополимер дивинила со стиролом, непрореагировавший дивинил и стирол. Для отвода выделившегося тепла реакции полимеризации по трубопроводу 9 в полимеризаторы поступает хладагент и после использования в теплообмене выводится по трубопроводу 10, Поток стоппера 11 по трубопроводу

12 и 13 поступает соответственно на вход и выход последнего полимериэатора батареи. Расход эмульсии дивинила и стирола измеряется соответственно чувствительными элементами 14-16., Температура в полимернзаторах измеряется с помощью датчиков 17 и 18 и регулн руется регуляторами 19 и 20. Для регулирования температуры в полимериза» торах используется хладагент, расход которого измеряется с помощью чувствительных элементов 21 н 22 и регулируется регуляторами 23 и 24 с воздействием на регулирующие органы 25 и 26, установленные на линии подачи прямого хладагента в полимериэаторы 1 и 2.

Степень конверсии мономеров на выходе полимеризационной батареи измеряется с помощью анализатора 27 и perymtруется регулятором 28 изменением температуры в полимериэаторах.

В средней части полимеризационной батареи степень конверсии мономеров иэмеряется анализатором 29, а величина непрореагировавшего дивинила - чувствительным глементом 30;

Известен способ регулирования про цессом полимеризааии, проводимый s батарее реакторов, заключающийся в том, что одновременно с изменением емпературы в средней части полимеризационной t0 батареи осуществляют изменение заданно го значения коюерсии мономеров в головной части батареи 13.

Недостаток этого способа - ограниченные возможности в отношении улучшения прочностных показателей каучука.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и базовым объектом является способ управления процессом эмульсионной полимеризации, осуществляемой в батарее последовательно установленных полимеризаторов, заключающийся в изменении температуры реакционной смеси и конверсии мономеров в зависимости от среднего молекулярного ве- 25 са полимеров (2).

Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает высокую точность стабилизации прочности каучука на разрыв, так как не учитывает соотЭо ношения абсолютных количеств связанных мономеров в сополимере. Кроме того, такой способ не обеспечивает оперативного управления процессом полимеризации.

11елью изобретения является повышение точности стабилизации прочности каучука на разрыв.

Эта цель достигается тем, что согласно способу управления процессом полимеризацни, осуществляемой в батарее

40 последовательно установленных полимери заторов, заключающемуся в изменении температуры реакционной смеси и конвер сии мономеров в зависимости от среднего молекулярного веса полимера корректируют заданное значение конверсии мономеров на выходе полимеризационной батареи в обратно пропорциональной зависимости от отношения абсолютных ко личеств связанных мономеров в сопок

50 мере, измеренных в средней части поли мериэационной батареи.

При этом величины конверсии моно меров на выходе полимеризационной ба тареи регулируют подачей стоппера.

С целью повышения оперативности . регулирования качества получаемого rrpo дукта, стоппер вводят на выход послед43 2 него полимеризатора батареи в зависимости от отношений абсолютных колиt честв связанных мономеров в сополимере и величины конверсии мономеров, измеренных в средней части и на выходе полнмериэационной батареи.

Кроме того, с целью повышения точн>сти дозировки стоппера, его вводят на вход последнего полимеризатора батареи в зависимости от отклонения отношения абсолютных количеств связанных мономеров в сополимере и величины конверсии мономеров, измеренных в средней части и на выходе полимеризационной батареи.

6443 4 где С - величина конверсии мономеров в средней части польмеризашо» ной батареи, измеренная анашизатором 30;

s G c a расходов дквинила и стиг» рола на входе в батареи полнмернзаторов, измеряемые чувсл внтельнымн элементами 15 и 16.

Далее вычислительный блок 37 onpet0 деляет величин связанного стнрола в сополнмере (,, с G - Giô (4) .После атого вычнслнтельный блок 37

15 определяет соотношения абсолютных ко» лнчеств связанных мономеров в сополимере С сэ /5, н сравнивает ее с заданной величиной.

Вычислительный блок 37 в зависимоо20 ти ог величины . найденного отклонения И текущего значения конверсии мономеров вырабатывает корректнрукяций смгнал ре гулятору 28 конверсии мономеров. А в камеру Зада нне регулятору 28 постуца. ет выходной сигнал алемента 39 сравн»-. ння, пропорциональщый величине отклоне ння среднего молекулярного веса поли»

" мера, измеренного анализаторам 38, и ее номинальным значениям. В зависимости

30 от сигналя рассогласования регулятор 28 конверсии мономеров, корректируя задание регуляторам 20 и 25 хладагента, изменяет температурный режим в преды- . дущих полимеризаторах до тех пор, пока сигнал рассогласования регулятора 28 не будет равен нулю.где Ь вЂ”. концентрация непрореаги.ср ровавшего днвнннла в средней части полнмернзационной батареи;

G - расход эмульсии (латекса), измеренной с помощью чув ствительного алемента 14.

После атого вычислительный блок 37 рассчнтььвает количество связанного дн.вннила Фэ

А сь < х Ссь""

А Д 4 1 (2)

ЬХ где G - количество днвиннла, подаваемого по трубопроводу 6, рао. ход которого измеряется с помощью чувствительного элемента 15.

Далее вычислительный блок 37 находит количество образовавшегося полимера в средней части полимернзационной батареи 5

Gfl = С Gu„ (3) 3 100

Расход общего стоппера измеряется с прошью чувствительного элемента 31 и регулируется регулятором 32 с воздействием на регулирующий орган 33.

Расход стоппера, подаваемого на вход последнего полимеризагора батареи, измеряется с псмощью чувствительного алемента 34 и регулируется регулятором

35 с воздействием на регулнруюпкй орган 36.

Система автоматического: регулирова ния содержит вычислительный блок 37.

Средний молекулярный вес полимера на выходе полимернзацнонной батареи измеряется с помощью анализатора 38, и пропорцнональный сигнал поступает в элемент 39 сравнения.

Система функционирует следующим обpaGoM e

В вычислительный блок 37 поступаю сигналы от датчиков 14, 15, 16, 27, .

38 н 30, пропорциональные текущим значениям расхода эмульсии, дивнннла стнрола, величины конверсии мономеров на выходе н в средней части полнмернзапнонной батареи, а также величины непрореагировавшего днвнннла в .средней части батареи полимернзаторов.

Вычислительный блок в первый момент времени на основе измеренной концентрации непрореагировавшего дивннила рассчитывает количество непрореагнровавшего днвннила в средней части полнмеризационной батареи (срц

A 4 А 3

Для повышения оперативности управ. ления процессом полимернзации вычислительный блок 37 рассчитывает колнчест40 во стоппера, подаваемого на вход н выход последнего полимеризатора батареи, s зависимости от отклонения соотношення абсолютных.количеств связанных мономеров в сополнмере н величин конверсии

4 мономеров, измеренных в средней части н на выходе полимернзационной батареи.

На основе сигналов от датчиков 27 и 30, пропорциональных текущим значениям величин конверсии мономеров на выходе и э0 средней части полпмернзационной батареи вычнслнтельный блок 37 определяет общее количество сгоппера Q подаваемо го по трубопроводу 11, которое необходимо подать в батарею, по формуле

"K C„O,„, . (5}. где К - расходный коэффициент по стоп

4 перу, показывающий количество

Предлагаемый способ позволяет точно поддерживать величины соотношения абсо лютных количеств связанных мономеров

40 в сополимере, что увеличивает прочность каучука на разрыв на 10 кг/см . Кроме того, способ позволяет повысить оперативность управления и точность дозировки стоппера.

5 10064 стоппера, которое необходимо подать на единицу веса образо» вавшегося полимера;

С - конверсия, достигаемая на выходе из батареи (определяется с помощью анализатора 27).

Сигнал, пропорциональный общему расходу стоппера, от чувствительного weмента 31 подается в регулятор 32. В ка. честве задания етому регулятору исполь- 1О зуется сигнал or вычислительного блока

37, рассчитанный по уравнению (5). Изменение общего расхода стоппера осуществляется с помощью клапана 33. Далее вь1числительный блок 37 рассчитыва-1$ ет долю прироста величины конверсии в последнем полимеризаторе батареи по форму С С

fl и-1 — () где С 1 - величина конверсии, измеряемая в средней час и полимеризационной батареи с помощью анализатора 38.

Вычислительный блок 37 на основании расчетов по формулам (5) и (6) oIIpeAeляет количество стоппера. Оя q, которое нужно подать на вход последнего полимериэатора

0д К.1 К СП-.1 0ы Р

Количество стоппера, .которое нужно подать на выход из последнего полимеризатора, определяется как разность значений Gос и 0п „. Сигнал, пропор- 35 циональный текущему значению расхода стоппера на выход последнего полимеризатора, от чувствительного элемента 34, поступает в регулятор 35. Задание атому регулятору, рассчитанное по выра-1 жению (7), поступает от вычислительно го блока 37.

Результирующий сигнал регулятора 35 воздействует на регулятор 36, установ

43 6 ленный на линии подачи стоппера на вход последнего полимеризатора.

Таким образсм, согласно данному способу, корректируют заданное значение конверсии мономеров на выходе полимеризационной батареи в зависимости от отклонения соотношения абсолютных коли« честв связанных мономеров в cîïîëèìå.pe, измеренного в средней части полимеризапионной батареи против его номинального э начения.

Так, при увеличении найденного отношения против номинала заданное значение конверсии на выходе полимеризационной батареи уменьшают, и наоборот.

Кроме того, для повышения оперативности управления процессом полимеризации часть стоппера, подаваемую на вход последнего полимериэатора, определяют пропорционально доле фактического прироста величины конверсии в этом полимеризаторе по отношению к величине кон-. версии, достигнутой на выходе иэ батареи, с коррекцией по отклонению соотношения абсолютных количеств связан« ных мономеров в сополимере, измеренных в средней части полимеризационной батареи. Часть же стоцпера, подаваемую на выход последнего полимеризатора, определяют как разность между общим расходом стоппера, пропорциональным величине конверсии на выходе из батареи, и частью расхода стоппера, подаваемой на вход последнего цолимеризатора.

1606443

ВНИИПИ Захаз 2045/З9 Тираж 492 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4