Способ управления непрерывным процессом получения разветвленного полибутадиена

 

Изобретение относится к автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано в производстве синтетических каучуков. Изобретение позволяет повысить точность стабилизации вязкости по Муни полимера и уменьшить удельный расход катализатора при получении модифицированного полибутадиена в батарее реакторов в присутствии анионного катализатора за счет регулирования вязкости по Муни после первого реактора изменением расхода катализатора, подаваемого в первый реактор, с распределением расхода катализатора на батарею на максимальном значении для предреактора и минимально допустимом значении для первого реактора. 1 ил.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4224427/23-05 (22) 06.04.87 (46) 15,06.90. Бюл. ¹ 22 (72) В.И.Дорофеев, Ф.И,Чирский, Г.N.Ãðà÷åâ, С.Л.Сидоров, Л.В.Рачинский, С.Л.Подвальный, Н.А.Коноваленко и Н.Н.Шаповалова (53) 678.762.2.02(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 783303, кл. С 08 Р 136/04, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 11226611993399, кл. С 08 F 136/04, 1985. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНЫМ

ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ РАЗВЕТВЛЕННОГО

ПОЛИБУТАДИЕНА (57) Изобретение относится к автоматизации процессов полимеризации и

Изобретение относится к автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано в производстве синтетических каучуков.

Целью изобретения является повы-пжние точности стабилизации вязкости по Муни и уменьшение удельного расхода катализатора.

На чертеже представлена блок-схема системы управления, с помощью которой реализуется предлагаемый способ, Схема состоит из контура регулирования расхода растворителя G состоящего из датчика 1, регулятора

2, клапана 3, контура регулирования расхода мономера G, состоящего из датчика 4, регулятора 5, клапана 6, контура регулирования температуры

„„80„„1571О49 (gg)g C 08 F 136/04, С 05 D 27/00

2 моя.ет быть использовано в производстве синтетических каучуков. Изобретение позволяет повысить точность стабилизации вязкости но Муни полимера и уменьшить удельный расход каталчзатора при получении модифицированного полибутадиена в батарее реакторов в присутствии анионного катализатора за счет регулирования вязкости по Муни после первого реактора изменением расхода катализатора, подаваемого в первый реактор, с распределением расхода катализатора на батарею на максимальном значении для предреактора и минимально допустимом значении для первого реактора, 1 ил. реакционной смеси, состоящего из датчика 7, регулятора 8, клапана 9, теплообменника 10, смесителя 11, конту- . ра регулирования расхода катализато- ра G, подаваемого в предреактор с ц 9 концентрацией катализатора С„, состоящего из датчика 12, регулятора

13, клапана 14, контура регулирования расхода катализатора, подаваемого в первый реактор G, состоящего из датчика 15, регулятора 16, клапана 17, контура регулирования температуры после первого реактора, состоящего из датчика 18, регулятора 19, клапана 20, датчика 21 вязкости после первого реактора М4, пред реактора 22, реакторов 23-26, смесителя 27, датчика 28 вязкости, изме-. ренной до ввода разветвляющего аген1571049 та И э цатчика 29 вязкости готового продукта И%э контура регулирования расхода разветвляющего агента G» с концентрацией последнего С, состоящего из датчика 30, регулятора 31, клапана 32, блока 33 формирования задания регулятору расхода каталчзатора, подаваемого в предреактор, блока

34 расчета концентрации в шихте С блока 35 формирования заданий регулятору расхода катализатора, подаваемого в первый реактор, где рассчитывается вязкость по Муни полимера после первого реактора МIР, и блока 36 фор- 15 мирования задачия регулятору расхода разветвляющего агента. Блоки 33-36 реализуются в,вычислительной машине.

Исходные данные: С, =3 т/ч; G, =

=24,3 т/ч; CÄ=0,16 моль/л, G„=37 л/ч= 2О

=2 моль/т; G„=131 л/ч =7 моль/т;

P,=450; 111,=510; Pq=750;

Ст 100 3.100

С = -- — — — = — — --- =11 вес.Х;

С +С, 24, 3+3 тр т ллий Стк С к 37 О 16 у = - — -ь — - 2 моль/т, С =10 г/л; ц лч за э траэ Дэь ЗО

II II = 1 =0,5 г/кг °

С 100

М1Е=27,5; Mg g)=7 моль/л; И

=2 моль/т; С =150 кг/ч мдм Р

N — дозировка катализ а тора со- 35

9 ответствующая минимально допустимому расходу катализа4 тора в первый реактор;

И4Ч

D — начальная дозировка разветГ вляющего агента; 40

>ар

D — заданная дозировка разветР вляющего агента;

М1Š— заданное значение вязкости по Иуни полимера после перного реактора; 45

И »„ — дозировка катализатора в цд предреактор;

И вЂ” дозировка катализатора в первый реактор, рассчитываемая при распределении катализа- 50 тора.

Действие способа осуществляется следующим образом.

Регулирование вязкости по Муни после первого реактора. В начальный

I !

:момент в контуре регулирования осуществляется постановка начальных условий мин

И д-И, =M -2 моль/т, ЙИ -О, где аИ вЂ” величина на которую изме3 э нилась дозировка катализатора в первый реактор эа время, когда процесс был неустановившимся (рассчитывается в блоке 35).

На следующих шагах рассчитывается заданная дозировка катализатора в первый реактор

МIР= d,+d; p,+а я=97+0,14 450-12 »

xII=28 ед. Иуни;

1 М1Р-И1Е=28-27,5=0,5; эо

6М Кц с О 002 15 О 03 с1

5V =И +hg+K Я=2+0,03 0»2 0,5=

=2 13 моль/т, где К эK — коэффициенты, равные 0,2 и 0,002 соответственно;

E — - рассогласование, суммируемое sa 30 мин при определении AMER

И фМ +(Ю,-ЬЧ,,) =2+(2, 13-2)=2+ л ад

+0,13=2,13 моль/т;

hB =hV; где (h V, -dV;;) — приращение управляющего воздействия в контуре регулирования.

Мч. Стл 2 13 3

С = -=- — -- = - - — — 40 л/ч, С к О, 16

Определение установившегося режима в первом реакторе

1 л

Я = —, Е;=0,5.

Н;

Численное значение с рассчитано, исходя из данных регулирования вязкости по Иуни после первого реактора.

Так как Я, ) I, то режим считается установившимся. Это означает, что в течение 30 мин рассогласование 1, в контуре регулирования вязкости по

Муни не превьппает + 1 ед., а значит заданная дозировка И практически не изменяет своего значения и будет постоянной.

Распределение расхода катализатора на батарее.

Если количество примесей в шихте увеличивается, то увеличится количе71049 6 общий расход катализатора равен C =

=С„„ +Ст„=133+54=187 л/ч.

Благодаря такому подходу пере5 распределение происходит постепенно, в течение промежутка времени, определяемого значением коэффициента К.

При этом мольная дозировка в предреактор уменьшится с 3 до 2 моль/т, причем общий расход катализатора яа батарею будет оставаться в течение всего времени распределения постоянным и равным 1О моль/т, Вследствие этого переходных процессов в системе регулирования вязкости по Муни после первого реактора не наблюдается, процесс во время распределения катализатора будет установившимся. После распределения расход ка20 тализатора в предреакторе равен М*д =

=8 моль/т =150 л/ч, в первый реактор

С„„=2 моль/т =37 л/ч при общем расходе катализатора на батарею С =150+ т

+37=187 л/ч =10 моль/т.

Регулирование перепада вязкости по

Муки, Учет динамики по концентрации шихты при 1007 конверсии мономера, во втором реакторе осуществляется по

30 формулам:

15 ство катализатора на их подавление и уменьшится число активных центров катализатора, вступивших в реакцию.

Поэтому вязкость по Муки после первого реактора начнет расти. а также и мольная дозировка М бу>ag дет увеличиваться, процесс перестает быть установившимся. После завершения переходно;о процесса, когда регулируемая величина будет отличаться от заданной не более чем на +1 ед. а заданная дозировка М будет по оД стоянной (т.е. процесс станет установившимся), осуществляется перераспределение катализатора. Пусть на компенсацию примесей потребовалось

1 моль/т, т,е.

gap, N =2+1=3 моль/т.

Таким образом, перед распределением расход катализатора в предреактор равенМ =? моль/т =131 л/ч, а в первый реактор С =3 моль/т = к

=56 л/ч при общем расходе C=131+56=

=187 л/ч =1 моль/т.

Распределение катализатора до минимального допустимого значения Y. 3аА

=2 моль/т для первого реактора и дозировки катализатора в предреактор, равной Мдд =8 моль/т с сохранением общего расхода производится с помощью известного экспоненциального фильтра, причем в начальный момент времени

A ад

М с =3 мОль/т, М „=? мОль/т; фпр Рр Ъ"1 - 9 "1 -

Муор +Сто

С

1п к

А од зад h за* а заА

М; = (М -М .,, )+Xg;

И А. Ст ъ, 0<(k(1 тк к

Приведем первый шаг перераспределения:

T dC /dt+C =C (t- ьг);

Т+dC q/dt+Cq=C rn (t-" q ), где С < и С+ — концентрация полимера

35 после второго и последнего реакторов соответственно; л л и, — запаздывание для второ2=

ro и последнего аппаратов соответственно, Т2 и Т, — постоянная времени, время, л л причем запаздывания аг и о+ рассчи45 тываютс.я по формулам л i V P 1 1608

=0,4? ч; г Ст 24+3

М „=0,08 (8-7)+7=0,08+7=-7,08 моль/т, и р

7083 S0

С = г — — = 133 л/ч

0,16

Ф и ЗОА

М =0,08(2-3)+3= -0,08+3=2,92 моль/т, за А

М =2,92+0=2,92 моль/т, так как (hV -6V;,)=0 при установив55 шемся режиме.

2 92 3

С = -г — — 54 л/ч тк У л 1-V Р 3.16 0 8

° 4=,2 — p = — — —. =,41ч, Ст 24+3 где Сте=Стр+Ст, — число реакторов;

V — объем реактора; плотность.

При .отсутствии переходных процессов по кочцентрации шихты С =С+=С,„.

Вязкость по Муки после второго

М2Р и четвертого М4Р аппаратов определяется согласно выражениям

1571049

М2Р=Ъ +Ъ| ц,+Ь С =92,6+0,14 510-12 ° 11=32 ед. Муни;

М4Р=Сок+С4к P4+ С „ С 82+0,14»

<750-12 11 55 ед. Муни. 5

Соответствующие заданные.значения вязкости по Муни равны

М2Е32; М4254. Задание регулятору расхода разветвляющего агента определяется в следующей последовательности:

Fp(M4Z,-Ì2Å)-(И4Р-М2Р)(54-32)†.(55-32)- "22-23 11

Dp IIp +К, E +Ê Ер 0,5+0,02»

3ab, нее ,и к(-1)+0,001 5 (-1)0,5-0,02-0,.05= =0,43 г/л, 1 где ran =50 шагов при определении интегральной составляющей;

К и К вЂ” коэффициенты, равные О, 001 и 0,02 соответственно.

Расход разветвляющего агента поэтому уменьшается

D р Стц 100

5аА

* Ь&

=129 кг/ч.

25

0 43-3 1000

Первоначальный расход С 150 кг/ч, поэтому при уменьшении расхода разветвляющего агента вязкость по. Муви 35 после четвертого реактора уменьшится и станет равной заданной.

Предлагаемый способ позволяет существенно повысить точность стабилизации вязкости по Мунк после второго . реактора (стадия получения линейного полимера) и уменьшить удельный расход катализатора (на 0,01 кг на

1 т каучука). формула изобретения

Способ управления непрерывным процессом получения разветвленного полибутадиена полимеризацией бутадиена в присутствии анионного катализатора в батарее реакторов при стабилизированных значениях температуры, расхода реакционной смеси и температуры полимеризации в первом реакторе путем регулирования вязкости по Муни линейного полимера воздействием на подачу катализатора в предреактор и первый реактор и перепада вязкости по Муки до ввода разветвляющего агента и на выходе батареи изменением расхода разветвляющего агента, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации вязкости по Муни и уменьшения удельного расхода катализатора, регулируют вязкость по Муни после первого реактора изменением расхода катализатора, подаваемого в первый реактор, с распределением расхода катализатора на батарею на максимальном значении для предреактора и минимально допустимом значении для первОго реактора, при этом при увеличении расхода катализатора в первый реактор больше минимального значения уменьшают расход его до минимального с одновременным увеличением на ту же величину расхода катализатора в предреактор, а при уменьшении расхода катализато-, ра в первый реактор меньше минималь,ного значения увеличивают расход его до минимального значения с одновременным уменьшением расхода катализатора в предреактор на ту же величину, 1571049

Составитель А,Голланд

Редактор Т Парфенова Техред М.Ходанич Корректор Н.Король

Заказ 1486 Тираж 436 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101