Способ регулирования процесса полимеризации в производстве изопренового каучука
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛ1Ф1ЕРИЗАЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗОПРЕНОВ1 ГО путем стабилизации концентрации полимера изменением расхода катализатора и стабилизации вязкости по Муни полимера измене .шем расхода водорода в реакционную смесь и температуры исходной реакционной смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации вязкости по Муни полимера, измеряют расход исходной реакционной смеси, определяют дозировку водорода на эту реакционную смесь и при отклонении ее от заданного значения изменяют температуру исходной реакционной смеси. Задомие на хзнрсгт по Муни .-- - дРастоор по/гииера
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (t I) fee мое на ослабь ми
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3663018/23-05 (22) 15.11.83 (46) 15.02.85. Бюл. Р 6 (72) И.H. Абрамзон, Ю. И. Борейко, В.Э. Гурари, А.В. Зак, Л.M. Казако— ва, В.А. Лавров, X.Â. Мустафин, Б.А. Перлин, В.В. Солодкий, Ю.Н.Туйбарсов, Е.А, Цыганов, P.Т. Шияпов и П.П. Шгаков (53) 66.012-52(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Я 283575, кл. С 08 F 136/04, 1968.
2 ° Авторское свидетельство СССР
Ф 530034, кл. С 08 F 2/00, 1976 (прототип).
4(51) С 08 F 136/08 G 05 D 27/00 (54) (57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛИМЕРИЗАЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ
ИЗОПРЕНОВ ГО КАУЧУКА путем стабилизации концентрации полимера измене— нием расхода катализатора и стабилизации вязкости по Муни полимера измене.ием расхода водорода в реакцион ную смесь и температуры исходной реакционной смеси, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации вязкости по Мучи полимера, измеряют расход исходной реакционной смеси, определяют дозировку водорода на эту реакционную смесь и при отклонении ее от заданного значения изменяют температуру исходной реакционной смеси.
11 13.< Ч2. . 3 0 Г t) Р 111{!. О T! l O С < { Т С Я > (1 13 Т О."! <17 и
"!1
Ч у« Л, В НС . фТРХ!!МИН < .С .К Ой !f pO!cff 1«1 (Р r(.—
:<о< т;1.
11-)т;ес Ген < пос Об ре гу.„fp0 {лиия
»<7 т с т(0 т. р л <{ 17 ч с» и н ы <», < >!»{ <>;f< f (c > c T H t I o Г т л (>и ти» л и l l H !;;! HÎ po,т!1() Г т 1{ к л, чука .
1-., О Об 1»ct (i»fr!! Т(! я С»М, «"! О Прl{ С
i < т(3 сю!Ней те,lic) Jl<)l )и! ffo!;(»чР ния из О- 20 РР (Оric 1 О K 3-. »1))КЛ J S
Х:!et!!!«ã:., c< 13 О).J(c>;(0);11<>1!(У!<> <)><6<31!1«,!, с) л i< ò;7 >1 < >! <:3 ы(3 л е т c sl i p 0<3), 1) с к т и !«и ь)м
:3) 1!! <У f!r! 3 КО I О КР "< ()J!! !lf(НТЛ ТР П)101(Е
frС: .,ЛЧ(-; Ч< 1>c 3 C Т(НКИ ) РЛК I ОС>1, НЛ .:C> 25
« »1)1!С .
; <:! l. . :,< ; О, <;: 1>C; )»(.»< °;, », !» . -11 r:,lj!!j(<С 0,1 f! I IHP<, » 1 1! :. «" 7(» :«с) :1::«, !». !, 3 Н ц<»< Об> c 1;> ".. !!) it!!1»(»1 < < !!»70 ii):. Н<1! !СТ(Н> . .<,1(0»>(о((.H!".«<1 и J1! i Г>з! 3;;i<1 У 1 r, (Л П (т! .:. « ) С 1 И i i! i " >J H l <, 7(1 11. 1,<0
i<0 Г.-::. r! С«< t . (1!;I!0ci <)Н()М .I!" Я;17 ".!! С С . 1 r>!r:, c:. »!{ »:11! Ii f !3 !!1)
НР:f . .» . и(3(. 11 7! !I.O)30! (> К c«. С Т » 1 :3 » 1 " I l c )!! J P (" p 3 < Л >! ) < > 1 1 Ч { Р р„ 1 0jjc» К;«! Л-<П <Л J P !! Т ».,. >11! З 1» jr< !3Я 3,<О< .Тlr, П< ГУН I! П< ?Цftci С ., Л !ЗМЕИ(в< И М р!3 ГХО;! "; «Од p<>!;>3 jr P» >Ь! ri? Х,, ! О <»;1 )(П (i i 1 i < ; ; . (Р .- ; - 1 < »); j <,.i f p kf <<Ма! (Н; r ; З«0! " .! ;Р;- »<,):, l<;r;;Я <>Н ->и „; « (I»1 7 .!<,1: . П»:;ОН Л)".< . П!;- Р!»О- <) .!! Г ! «-,". 1< и Г ГН<{Я вЂ”
7» т;роц;-(сс а цолнмеризлциц сопряженных J(kИРН );» !1У 1" Е,"(< та <7!{ П! -,,",!(ir 7{ c7r! p f<; Ji sf p f (0i и а Г с ь< (т) я з .< о òè и о Ny- 1 0 ! {!i ) т(<. !f;I! <Р <>Л ВО 3 <<РЙГ 1)ЦСМ itc7 Т< <{т(Р т . ДТ >>Р?!1»1)й PO)KИМ ПО)(ИМ(),7ИЗ c31!HOHÍ0 I 0 реактора и 31{Р>пением,)7(!xoJ{,3 x!fa„ — агента -<ли TpMFIppBT> J>I f исхоцнай реакц:30!И(оп с (pc!{ (юпx Ttf, б1 i5 ! 1p>7;.; rТr;<-,;.{;rc7;;< < Описл?тны((!т д.isl Гпос()с)л с 1 3. ИГ— ц и 30?«affftp;;p второго регулирутс>п1его ! 3(3 >Рйг Г(3?тя — и «мененпя расхода регу— ляторл 7{osfpкулярнс и массы (в случае полцпзопрена — водорода) — позволя«т регул!{рс)т«лть среднюю молекулярную м;.ссу (вязкость по Муни) полимера в с рлвните.»тьно узких преде тах, что привс дит к снижению точности стабитт(.злции .".редней мо<текулярной массы (Hsr:3«îñ ти по Мутти) полимера. fr< (.1 < ТЛ бц!П! 3 ). .,!{11 Вя 3 К r) CTH Г!О М > НИ (!,! .{! «л 111Г »-и«. !Р<ьнля цель "Ic)c TH! ается тем, ч r»; 1",f;«c!;Р си< .Г О бу;7с г1<т)ирова?{ия ,j>!»tecc;3 по."и",мс ри.3ации в процзводсти !О!!рено(«ог(. 1;лучукл путем < тлби.— .: > 311 i)он..у в 7;«рс!1<л iiл .)ту реакц!{онГ--! Cñ 1»;; .!1>ц тк тонснHè ее от за-! 0 i <) "C li;; < .! П!S! И «МЕ!! Я!ОТ TPI { I!P pc!Tу р.;!"".<>i!" Ой релкпион .!Ой ГмеcH <,уlci!0<:ть !(ред (лглемо! с> способа .> 7 <»((>3 !j!>!!, Гс !;!Инам<{ке вяз ° >< ть по ." . H стлбц "из>;ется изменерлс (7 <л -3(-!Орода < li поскольку г! От !<;1!1л н т) Р ".,.!.1),он в1! lfsl я Бляе тГ я с :. 1Г Т <>()ДЕ»<(. ТВ » 10!:, H . { < И «МР Н ГНИP ЕKOH ц>нтрлц!и нод(>роцл т) реакторе проис::.>дll! очснь быстро ilpkf измснегп{и его J) 1< хо,"(л ) „то !Ости гаРтГя вт»тсокая точ ..; с-ь ре! у !И»овация >;(в статике pe1 улцр< влния вязкости пс Муни Осутцест— нняс.тся ..:;««.Fåò .:«менения температуры ! Г!{х "ь! (! О ОбР." ((с<ъцl« IP пост< Очно .:л:,>Окий цилпллгli регулирования. При зтом к;<Гка;<нсе (!<>
<>»гу ilfpO!31!1;!H c>6Рспе-т«лает <тоддержа— НЦ(;<О Ц)»; В«П В<, OPO;r;» НЛ 07 ?!OCHTPJ7Il t o н с! 13 (с О к 0 "1 >, р Р J) н е т 0 и с к "! ю ч а Р т и(3?fс) (<1{0c Tf, Обрл()онания в боп!»тном «<) J< 1 С{ »! 1{>.(Р-. i !!!» C i-О !!pl! 6OJ)?»fit?i X «ирОНКЛХ . r j,!)роцЛ 1139737 Температура шихты измеряется датчиком 14, сигнал от которого поступает на регулятор 15 температуры шихты, воздействующий на клапан 16, регулирующий давление хладагента (пропана) в холодильнике 3. Полимер выходит из реактора 1 по трубопроводу 17, на котором установлен датчик 9 концентрации и датчик 10 вязкости по Иуни полимера. 8 качестве датчика вязкости по Муни используется, например, двухкапиллярньгй вискозиметр постоянного рас50 На чертеже изображена схема реализации предлагаемого способа регулирования. Схема сосгоит из реактора 1 с мешалкой, трубопровода 2 подачи исходной реакционной смеси (шихты), холодильника 3, трубопроводов 4-6 для подачи жидкого пропана, комплексного катализатора типа Циглера-Натта и.водорода соответственно, датчиков 10 7 и 8 расходов шихты и водорода, датчиков 9 и 10 концентрации и вязкости по Муки полимера, блока 11 определения дозировки водорода (отношение расхода водорода к расходу ших- 15 ты) регулятора 12 и клапана 13 расхода водорода, датчика 14 и регулятора 15 температуры шихты, клапана 16 расхода хладагента (пропана), трубопровода 17 выхода раствора полимера, р0 регулятора 18 вязкости по Муни полимера, регулятора 19 дозировки водорода, регулятора 20 концентрации полимера на выходе реактора, клапана 21 расхода комплексного катализатора. 25 .Схема работает следуюшим образом. В реактор 1 с мешалкой по трубопроводу 2 поцается ши.,та — раствор .иэопрена в изопентане, которая пред— варительно охлаждается в холодильнике 3 жидким пропаном, подаваемым по трубопроводу 4. По трубопроводу 5 в шихту подается комплексный катализатор Циглера-Натта. По трубопроводу 6 в шихту подается также водород в заданном соотношении с расходом шихты (дозировка), При этом расход шихты измеряется датчиком 7, расход водорода — датчиком 8, с помощью блока 11 определяются дозировка водо-40 рода и выходной сигнал с блока 11, поступает на регулятор 12 расхода водорода, воздействующий на клапан 13, регулирующий расход водорода в реакционную смесь, 45 хода. Сигнал от датчика 9 поступает на регулятор 20 концентрации полимера, воздействующий на клапан 21 расхода комплексного катализатора. Сигнал от датчика IO поступает на регулятор 18 вязкости по Муни, воздействующий на задание регулятора 12 расхода водорода. Сигнал от блока !1 определения дозировки водорода поступает также на регулятор 19 дозировки водорода, выходной сигнал которого подают на заданйе регулятору 15 температуры шихты. При изменении, например при увеличении, расхода п|ихты по трубопроводу 2 от датчика 7 расхода шихты к блоку I1 поступает соответствующим сигнал., Измеренная величина дозировки водорода уменьшается и соответствующий сигнал поступает с блока 11 на регулятор 12. По команде от регулятора 12 изменяют положение клапана 13 на трубопроводе 6 подачи водорода до тех пор, пока расход водорода не станет равным заданному с регулятора 18. При изменении расхода шихты в сторону уменьшения этот контур регулирования работает соответстгующим образом. Поскольку контур регулирования расхода водорода практи гески безынерционный, дозировка водорода восстановится до заданной при изменении расхода шихты очень быстро и ее крат ковременное изменение не окажет влияния на контур регулирования температуры шихты. Задание на регулятор 12 поступает от регулятора l8 вязкости по Муни полимера. При изменении, например при увеличении, вязкости по Муви полимера (вследствие перехода на новую партию катализатора) на выходе реактора 1 в трубопроводе 17 соответствующий сигнал от датчика 10 вязкости по Муни поступает на регулятор 18 вязкости по Иуни.С выхода последнего подается сигнал на увеличение задания регулятора 12 расхода водорода, который изменяет положение клапана 13 до. тех пор, пока расход водорода (измеренный датчиком 8) не будет соответствовать заданию на регуляторе 12 от регулятора 18. игнал об увеличении дозировки водорода с бло:а 11 подается также на регулятор 19, на выходе которого появится сигнал рассогласования текущего значения дозировки 1139737 Составитель В. 1Цувалов Редактор Н. Киштулинец Техред М.Надь ?;" Pðe p Заказ 221/19 Тираж 475 Подииснпе ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная. 4 ветствующий возросшему значению дозировки водорода. Увеличивается задание на регуляторе 15, клапан 16 прикрывается, снижается расход хладагента в холодильнике 3 и возрастао ет температура шихты до -0,5 С. Соответственно возрастает температуо ра в реакторе до 45,5 С, вязкость по Муни дальше снижается, вследствие чего при работе регулирующего кон- 10 тура: датчик 10, регулятор 18, регулятор 12, клапан 13, датчик 8, блок 11, дозировка водорода снижается и возвращается к заданному уровню 0,1 нм /т, Работа всей схемы ре- 15 гулирования стабилизируется через 60 мин. При возмущении, приводящем к снижению вязкости по Муни на 2 ед, схема регулирования работает аналогичным образом, но в обратную сторону, 20 при этом в результате температура 1шихты со ставляет -3,5 С, температура в реакторе 42,5 С, дозировка водо. рода 0,1 нм /т, вязкость по Муни 80 ед. 25 При регулировании процесса полимеризации по предлагаемому способу в течение 8 ч на действующей промышленной установке получения изопренового каучука было сделано 16 анали- Зо зов готового каучука на вязкость по Муни, при этом общий диапазон изменения этого показателя качества составил 80+3,1 при среднеквадратичном отклонении 2,2 ед. Пример 2 (контрольный) . Регулирование процесса полимеризации в производстве изопренового каучука осуществляют по способу-прототипу. .При этом процесс полимеризации осу- 4О ществляют при аналогичном в примере 1 технологическом оформлении и в аналогичном рабочем режиме. Вязкость по Муни также поддерживают на уровне 80 ед. При увеличении вязкости по Муни вследствие перехода на новую партию катализатора до 82 ец. начинает работать контур регулирования вязкости по Муни изменением температуры шихты. Температуру шихты повышают от -2 до -0,5 С и через 50 мин вязкость по Муни возвращается к номинальному значению, -,.е. переходный процесс продолжается существенно дольше, чем в предлагаемом способе. При последующем возмущении по вязкости по Муни в сторону уменьшения на 2 ед, что может быть связано с появлением примесей, начинает работать контур регулирования вязкости по Муни водородом. Его расход снижают до нуля, при этом вязкость по Муни вырастет на 1,5 ед. от 78 до 79,5, т.е. не достигает номинального заданного значения. При управлении процессом полимеризации в производстве изопренового каучука по способу-прототипу разброс вязкости по Муни готового каучука от номинального значения в течение 8 ч по 16 анализам составляет 4 3 8 ед. при среднеквадратичном отклонении 3,4 ед. Таким образом, :з приведенных примеров видно, что в про,цлагаемом с.пособе по сравнению с известным благодаря изменению температуры исходной реакционной смеси, в зависимости от отклонения дозировки водорода от заданного значения повышается точность стабилизации вязкости по Муни полимера. Экономический эффект от использования изобретения по сравнению с базовым объектом, исполь- у-емым в отечественной промьш)ленности, ожидается за счет повышения однородности партий каучука и улучшения условий era e e1: o TbH, T. e. повышения эффективности прои.-,водства резинотехнических падений н пх качества.
