Способ регулирования процесса эмульсионной полимеризации

 

СПОСОБ РЕГУ.ПИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЭМУЛЬСИОННОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ в батарее последовательно установленных полимеризаторов при подаче -инициатора и активатора в первый полимеризатор, заключающийся в изменении подачи инициатора в зависимости от конверсии мономера в головной части батлреи с коррекцией по концентрации примесей в шихте, отличающ и и с я тем, что, с целью уменьшения диапазона молекулярно-массового распределения и уве-личения производительности батареи, определяют концентрацию нераспавшегося инициатора на выходе второго полимеризатора батареи и при ее уменьшении увеличивают температуру но всех последующих полимеризаторах батареи, а при увеличении - часть активатора подают в прямо прог1орционалг ной (Л зависимости на нход третьего полимеризатора батареи. с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111,ц„С 08 F 2/22; С 05

ОПИСАНИК ИЗОЬГКтКНия

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3558102/23-05 (22) 24.02.83 (46) 30. 08. 84. Бюл. Y 32 (72) Т. И. Исмаилов (71) Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности (53) 66.012-52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ь". 763366, кл.G 05 D 27/00, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

М- 954391, кл. С 08 F 2/22, 1981 (прототип).. (54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПРОЦЕССА Э11УЛЬСИОННОЙ ПОЛИ1"1ЕРИЗАЦИИ в батарее последовательно установ— ленных полимеризаторов при подаче инициатора и активатора в первый полимеризатор, заключавшийся в изменении подачи инициатора в зависимости от конверсии мономера в головной части батареи с коррекцией по концентрации примесей в шихте, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения диапазона молекулярно-массового распределения и увепичения производительности батареи, определяют концентрацию нераспавшегося инициатора на выходе второго полимеризатора батареи и при ее уменьшении увеличивают температуру но всех последуюших полимеризаторах батареи, а при увеличении — часть активатора подают в прямо Jll)oTIop:. èîíàëьной зависимости на вход третьего полимеризатора батареи.

llI!0786

Изобретение относится к способам регулирования процессов эмульсионной полимеризации и может быть использовано в промышленности синтетического каучука.

Известен способ управления процессом иизкотемпературиой нолимеризации дивинила со стиролом, состоящий в регулировании температуры процесса в зависимости от концентрации полимер ах частиц на выходе третьего полимеризатора батареи 317.

Однако этот способ не учитывает изменение качества образовавшегося

t5 полимера.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и базовым объектом является способ регулирования процесса эмульсионной полимеризации в батарее последовательно уста"

20 новленных полимеризаторов при подаче инициатора и активатора в первый полимеризатор, заключающийся в изменении подачи инициатора в за25 висимости от конверсии мономера в головной части батареи с коррекцией по концентрации примесей в шихте L21.

Однако этот способ не обеспечивает высокую производительность батареи из-за неоперативного управления процессом. Это объясняется тем, что известный способ не учитывает качественный показатель полимера или параметр, косвенно характеризующий его. 35

Кроме того, известный способ характеризуется ограниченными воэмо>кностями в отношении уменьшения диапазона молекулярно-массового распределения полимера из-за наличия 40 малого числа управляющих воздействий.

Цель изобретения — уменьшение диапазона молекулярно-массового распределения iMMP) полимера и увели- 45 чение производительности батареи.

Поставленная цель достигается тем, Что согласно способу регулирования процесса эмульсионной полимери. эации в батарее последовательно уста- 50 новленных полимернэаторов при подаче инициатора и активатора в первый полимериз атор, з аключающемуся в изменении подачи инициатора в зависимости от конверсии мономера в головной части батареи с коррекцией по концентрации примесей в шихте, определяют концентрацию нераспавшегося инициатора на выходе второго полнмерн/ затора батареи и при ее уменьшении увеличивают температуру во всех последующих полимериэаторах батареи, а при увеличении — часть активатора подают в прямо пропорциональной зависимости на вход третьего полимеризатора батареи.

Сущность способа заключается в следующем.

Активатор взаимодействует с инициатором и ускоряет его распад, что приводит к образованию свободных радикалов. Количество образовавшихся свободных радикалов определяет число полимерных частиц.

Начальная стадия реакции полимериз ации — образование полимерных частиц — определяет дальнейший ха— рактер полимеризации. От нее зависит как производительность полимериз ационной батареи, так и молекулярномассовое распределение (MMP) продуктаа.

Образование полимерных частиц происходит практически только в первых трех полимеризаторах батареи.

В связи с этим в качестве регулируемой величины берется концентрация нераспавшегося инициатора на выходе второго полимеризатора батареи.

Это повышает оперативность управления, а следовательно, производительность и качественные показатели процесса.

Уменьшение концентрации нераспавшегося инициатора на выходе второго пол и мери э атор а бат арен по ср авненню с номиналом приводит к увеличению числа полимерных частиц, образовавшихся в первых двух полимеризаторах, Вследствие этого уменьшается доля высокомолекулярных полимерных цепей, что смещает пнк MMP в левую сторону, в резул ьт ате чего ухудшается качество выходного продукта. Для повышения однородности полимерных цепей увеличивают температуры во всех послелующих полимеризаторах батареи н технологически допустимых пределах.

Увеличение концентрации нераспав— шегося инициатора на выходе второго полимериэатора батареи по сравнению с номиналом приводит к уменьшению числа полимерных частиц. При этом уменьшается производительность полимеризационной батареи и пик

MMP полимера смещается в правую сто1! 10786 4 рону в результате увеличения доли высокомолекулярных полимерных цепей, Для увеличения числа полимерных частиц, образовавшихся в третьем полимеризаторе батареи, часть активатора подают на вход третьего полимеризатора батареи. Количество активатора, подаваемого на вход третьего полииеризатора батареи, определяют по формуле: !0

Й а йод где К вЂ” расходный коэффициент по активатору, показывающий количество активатора, которое необходимо !5 подать на единицу веса углеводородной шихта (р авен О, 2 15 );

C — количество нераспавшегося Н инициатора на выходе второго полимеризатора батареи. 20

На чертеже приведена блок-схема системы управления, реализующей даны тй способ.

На схеме показаны полимеризаторы 1, 2 и 3, трубопроводы подачи эмульсии 4, углеводородной шихты 5, инициатора 6, общего активатора 7, активатора на вход батареи полимеризаторов 8, активатора на вход трет ьего полиме риз атор а 6 атар еи 9, прямого хладагента 10, обратного хладагента II, латекса 12, чувствительный элемент !3 расхода инициатора, регулятор 14 расхода инициа— тора, регулирующий орган 15 на тру35 бопроводе инициатора,чувствитель— ный элемент 16 расхода общего активатора, регулятор 17 расхода общего активатора, регулирующий орган 18 на трубопроводе общего активатора, 40 чувствительный элемент 19 расхода активатора на входе третьего полимеризатора, регулятор расхода 20 активатора на входе третьего полимеризатора, регулирующий орган 21 на тру45 бопроводе активатора на входе третьего полимеризатора, датчик 22 темгературы в полимериэаторе 1; регулятор 23 температуры в полимеризаторе !, регулирующий орган 24 на тру— бопроводе прямого хладагента в полимеризатор 1, датчик 25 температуры в полимеризаторе 2, регулятор 26 температуры в полимеризаторе 1, регулирующий орган 27 на трубопроводе прямого хладагента в полимеризатор 2, датчик 28 температуры в полимеризаторе 3, регулятор 29 температуры в полимеризаторе 3, регулирующий орган 30 на трубопроводе прямого хладагента в полимеризатор 3, анализатор 31 конверсии мономеров, анализатор 32 концентрации примесей в шихте, анализатор 33 концентрации нераспавшегося инициатора, элемент 34 сравнения и переключатель 35.

Способ осуществляется следующим образом.

Батарея полимеризаторов на схеме условно представлена тремя полимеризаторами. По трубопроводу 4 на вход полимеризатора подается эмульсия, состоящая из углеводородной шихты, инициатора, активатора, поступающих по трубопроводам 5, 6 и 8, а также водной фазы и модификатора (на схеме не показаны1. Общий активатор поступает по трубопроводу 7. Часть активатора по трубопроводу 9 поступает Hа вход третьего полимеризатора батареи, остальной активатор по трубопроводу 8 на вход батареи полимеризаторов..

Для отвода выделившегося тепла реакций полимеризации в полимериэаторы !, 2 и 3 по трубопроводу 10 поступает хладагент, который после использования отводится по трубопроводу 11. Реакционная масса из батареи полимеризаторов выводится по трубопроводу 12 в отделение дегазации незаполимеризовавшихся мономеров. Чувствительный элемент 13, регулятор 14 и регулирующий орган 15 образует контур регулирования расхода инициатора на входе батареи полимеризаторов. Чувствительный элемент 16, регулятор 17 и регулирующий орган 8 образуют контур регулирования расхода общего активатора. Соотношение между расходами инициатора и активатора поддерживается на постоянном значении при помощи регулятора 17.

Заданием для регулятора 17 является выходной сигнал чувствительного элемента 13, пропорциональный текущему расходу инициатора.

Чувствительный элемент 19, регулятор 20 и регулирующий орган 21 образуют контур регулирования расхода активатора на вход третьего пслимеризатора батареи. Датчик 22, регулятор

23 и регулирующий орган 24 образуют контур регулирования температуры в полимеризаторе 1. Датчик 25, регулятор 26 и регулирующий орган 27.1110786

Составитель В. Шувалов

Техред М.Тепер

Редактор Л.Авраменко

Корректор В.Синицкая

Заказ 6259/20 Тираж 468

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 образуют кон гур регулирования температуры в полимеризатор» 2. Датчик 28, регулятор 29 и регулирун>щнй орган 30 образуют контур регулирования температуры н полимеризаторе 3. Кон- 5 версия мономерон н головной части батареи полимеризаторов измеряется анализатором 31.

Выходной сигнал анализатора 31, пропорциональный текущей конверсии 10 мономеров, поступает в камеру Задание" регулятора 14 расхода инициатора. В камеру Коррекция регулятора 14 расхода инициатора подается выходной сигнал анализ ат ора 32, про- 15, порционапьный концентрации примесей в шихте. Концентрация нераспавшегося инициатора на выходе второго полимеризатора батареи измеряется анализатором 33. Выходной сигнал анали- 20 затора 33, пропорциональный концентрации нераспавшегося инициатора поступает в элемент сравнения 34, где сравнивается с номинальным значением.

При изменении выходного сигнала 25 элемента 34 сравнения н меньшую сторону переключ тель 35 подключает линии связи элемента 34 сравнения с регулятором 29 температуры полимери— затора 3. Регулятор 29 с воздействием на регулирующий орган 30 уменьшает расход хпадагента в полимеризаторе 3 и тем самым увеличивает температуру„в полимеризаторе 3. Это улу гшает ММ1 полимера. При изменении выход ного си гнал а эл еме нт а 34 ср авнения н большую сторону переключатель 35 подключает элемент 34 сравн»ния к регулятору 20 расхода активатора на входе третьего полимеризатора батареи.

В этом случае регулятор 20 в прямо пропорциональной зависимости обес. печивает подачу активатора на вход третьего полимеризатора батареи, что способствует образованию свободных радикалов н третьем полимериза-!

h оре батареи. В результате увеличивается производительность полимеризационной батареи.

Таким образом, часть активатораа, поступающе го на вход третьего полимеризатора батареи, и температура н каждом полимеризаторе батареи ! начиная с третьего полимеризатора, в соответствии с данным способом изменяется в зависимости от концентрации нераспавшегося инициатора, определяемого на выходе второго полимеризатора батареи.

Использование данного технического решения в крупнотоннажном производстве синтетического каучука позволяет уменьшить диапазон ММР полимера на 15- 207 и увеличить производительность полимеризационной батареи на

1,37 за счет повышения оперативности управления процессом.