Способ управления процессом водной дегазации каучука

 

Изобретение относится к области автоматизации процессов дегазации в производстве синтетического каучука. С целью повышения качества полимера и снижения энергозатрат в процессе дегазации пипериленового каучука определяют вязкость дегазированного полимеризата и концентрацию толуола и димерных пипериленовых фракций с верха дегазатора второй ступени, и при отклонении вязкости полимеризата от заданного значения пропорционально изменяют расход растворителя каучука, а при превышении предельного значения концентрации толуола и димерных пипериленовых фракций увеличивают заданное значение температуры в дегазаторе второй ступени, причем отношение каучука и олигомеризатора поддерживают в пределах 50-60 отн.%. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области автоматизации процессов дегазации в производстве синтетического каучука и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности, в частности при получении пипериленового каучука типа СКОП.

Сущность изобретения заключается в том, что по способу управления процессом водной дегазации каучука регулируют расход полимеризата и температуру в дегазаторе изменением подачи пара в дегазаторы первой и второй ступени, дополнительно подают растворитель каучука на вход дегазатора второй ступени, определяют динамическую вязкость дегазированного полимеризата и концентрацию толуола и димерных пипериленовых фракций в пробах, взятых с верха дегазатора второй ступени, и при отклонении динамической вязкости полимеризата от заданного значения изменяют расход растворителя каучука в соответствии с формулой где начальное значение расхода растворителя; b' константа; η текущее значение вязкости; h_зад заданное значение вязкости, при уменьшении концентрации толуола и димерных пипериленовых фракций в пробах, взятых с верха дегазатора, по сравнению заданным значением концентрации, увеличивают заданное значение температуры в дегазаторе второй ступени, причем количество используемого растворителя составляет 50-60% от количества полимеризата.

Благодаря тому, что в способе измеряется вязкость дегазированного полимеризата и корректируется добиваются поддержания вязкости на заданном значении и способствует максимальному извлечению остаточных углеводородов из каучука и повышают его качество.

На чертеже изображена принципиальная схема системы управления процессом дегазации в производстве олигопипериленового каучука (СКОП), реализованная с помощью серийно выпускаемых технических средств. Процесс дегазации олигопипериленового каучука осуществляется в испарителе 1 (первая ступень дегазации), где его нагревают до 120-150^oC, откуда перегретый полимеризат (раствор олигопиперилена) поступает в испаритель 2 (сепаратор), где происходит разделение газовой и жидкой фазы. Газовая смесь через верх испарителя (легколетучие углеводороды остаточный пиперилен, изоамилены и др.) поступает далее на конденсацию, а жидкая фаза поступает в дегазатор 3 (вторая ступень дегазации), где происходят перемешивание полимеризата и дегазация тяжелолетучих углеродов (толуола, димерных пипериленовых фракций) при температуре 120-130^oC. Система управления процессом дегазации включает контур регулирования расхода полимеризата 4-6 (датчик 4, регулятор 5, клапан 6), контур регулирования температуры 7-9 расходом пара, подаваемого в межтрубное пространство дегазатора 1 (датчик 7, регулятор 8, клапан 9), контур регулирования 10-11 температуры расходом пара, подаваемого в межтрубное пространство дегазатора 3 (датчик 10, регулятор 11, клапан 12), контур регулирования расхода растворитель олигопипериленового каучука (уайт-спирита) 13-15 (датчик 13, регулятор 14, клапан 15). Система также включает датчик 16 вязкости дегазированного полимеризата (олигопиперилена), датчик 17 концентрации толуола и димерных пипериленовых фракций отдувок, выводимых с верха дегазатора 3 и ЭВМ 18.

Управление по предлагаемому способу осуществляют следующим образом: стабилизируют с помощью контура 4-6 расход полимеризата на дегазатор в первой ступени 1; стабилизируют с помощью контура 7-9 температуру в дегазаторе 1; стабилизируют с помощью контура 10-12 температуру в дегазаторе второй ступени 3. Определяют по информации датчика 16 текущее значение вязкости (η) дегазированного олигомеризата.

Если текущее значение больше или меньше заданного значения η_зад, то рассчитывают расход растворителя пипериленового каучука (уайт-спирита) в дегазатор 3 по формуле:

где начальное значение расхода растворителя;
η,η_зад текущее и заданное значения вязкости;
b₁ константа,
и выдают его в качестве установки на регулятор 14 и клапан 15, установленный на линии подачи растворителя в дегазатор 3. При нахождении вязкости в заданных пределах расход растворителя стабилизируют с помощью контура 13-15;
определяют по информации датчика 17 (хроматографа) концентрацию толуола и димерных фракций в отдувках (с верха дегазатора 3).

Если текущее значение концентрации C меньше заданного значения Cп (C < Cп), то корректируют температуру T₁^зад. в дегазатор 3 по формуле:
T^p₁^fl = T^pf₁₂^l+ΔT (2),
где T^за₁₂^д предыдущее заданное значение температуры в дегазаторе 3;
ΔT = K_o(C_п-C), (3), где ΔT
величина поправки к заданному значению температуры;
K₀ константа
Величину T^p₁^fl используют в качестве нового заданного значения и отрабатывают по типовому закону регулирования с помощью регулятора 11 и клапана 12, установленного на линии подачи пара в дегазатор 3.

Если текущее значение концентрации C больше или равно заданному значению (C ≥ Cп), то расход пара в дегазатор 3 оставляют без изменений.

Определяют по информации датчика 4 расход полимеризата G и по информации датчика 13 расход растворителя Gp и рассчитывают соотношение

Если соотношение K₁ отличается от заданного значения K^зад, то корректируют расход полимеризата в дегазатор 1 по типовому закону регулирования.

Примеры
Исходные данные: на вход дегазатора 1 подают полимеризат 1500 кг/ч; концентрация пиперилена и изоамиленов C_и 25% концентрация толуола и димерных пипериленовых фракций C 0,08 мас. В дегазатор 3 подают растворитель уайт-спирит G¹_p 800 кг/ч. Заданное значение температуры в дегазаторах 1,3 T^з₁^ад= T^за₁₂^д 130^oC. Расход пара в дегазаторы 1,3 C_п 0,4 т/ч. Заданное значение вязкости дегазированного олигомеризата η_зад 200 сПз. Заданное значение концентрации толуола и димерных фракций C^зад 0,05 мас.

Диапазон заданного значения соотношения расхода полимеризата к растворителю мас.

Пример 1. При нанесении возмущений по микропримесям в процессе изменилась вязкость.

1. Определяем по информации датчика 16 текущее значение вязкости η 220 сПз.

2. Сравниваем текущее значение вязкости с заданным и корректируем расход уайт-спирита по формуле:
G_p= G¹_p+b₁(η-η_зад), где b₁=5
G_р 800 + 5·(220 200) 900 кг/ч
Управляющее воздействие G_р 900 кг/ч выдаем в качестве уставки регулятору 14 для обработки его клапаном 15 на линии подачи растворителя.

3. Определяем по информации датчика 4 расход полимеризата G и датчика 13 расход уайт-спирита G_р текущее значение соотношения

Это соотношение находится в заданных пределах т.е. K_т K₁ 60% поэтому расход растворителя G_р оставляем без изменений.

4. Определяем по информации датчика 17 текущее значение концентрации толуола и димерных фракций C^тек 0,0,61 мас. сравниваем с заданным C^зад 0,05 мас. т.к. C^тек > C^зад, то заданное значение температуры T^за₁₂^д 130^oC оставляем без изменений.

Пример 2. При нанесении возмущений по расходу катализатора в процессе произошло отклонение параметров от нормы изменились вязкость и концентрация димерных фракций и толуола.

1. Определяем по информации датчика 16 текущее значение вязкости η 180, сравниваем с заданным значением h_зад 200, т.к. η < η_зад то корректируем расход уайт-спирита по формуле:
G_p= G¹_p+b₁(η-η_зад), где b₁=5
G_р 800 + 5(180 200) 700 кг/ч
Управляющее воздействие G_р 700 кг/ч выдаем в качестве уставки регулятору 14 для отработки его клапаном 15.

2. Определяем по информации датчика 4 текущее значение расхода полимеризата G и датчика 13 расход уайт-спирита G_р текущее значение соотношения
т. к. текущее значение меньше нижнего предела соотношения K^з₁^ад 50% т.е. K₁<K₁^ад 463,6 < 50% то корректируем расход полимеризата в дегазатор 1 по формуле:
G G₁ + K₂(K_т K₁),
где K₂ 30
G 1500 + 30(46,6 50) 1400 кг/ч
Управляющее воздействие G 1400 кг/ч выдаем в качестве уставки регулятору 5 для воздействия на клапан 6.

3. Определяем по информации датчика 17 текущее концентрации толуола и димерных фракций C^тек 0,045 мас. сравниваем с заданным значением C^зад 0,05 мас. т.к. C^тек< C^зад, т.е. 0,045 < 0,05, то корректируем заданное значение температуры по формуле:


Полученное значение T^з₂^ад 135^oC выдаем в качестве уставки регулятору 11 для воздействия на клапан 12 на линии пара.

Проверка способа управления в промышленных условиях, проведенная в цехе дегазации олигопиперилена на ПО "Нижнекамскнефтехим" (г. Нижнекамск) в III кв. 1991 г. показала его эффективность.

В таблице приведены результаты проверки.

Таким образом, измеряя вязкость дегазированного полимеризата и корректируя соответственно расход растворителя каучука на входе дегазатора, добиваемся поддержания вязкости на заданном значении и способствуем максимальному извлечению остаточных углеводородов из каучука, а измеряя количество толуола и димерных фракций с верха дегазатора в отдувках, повышаем качество дегазации.

Формула изобретения

Способ управления процессом водной дегазации каучука, включающий регулирование расхода полимеризата и температуры в дегазаторе изменением подачи пара в дегазаторы первой и второй ступени, отличающийся тем, что дополнительно подают растворитель каучука на вход дегазатора второй ступени, определяют динамическую вязкость дегазированного полимеризата и концентрации толуола и димерных пипериленовых фракций в пробах, взятых с верха дегазатора второй ступени, и при отключении динамической вязкости полимеризата от заданного значения изменяют расход растворителя каучука в соответствии с формулой

где начальное значение расхода растворителя;
B' константа;
η текущее значение вязкости;
h_зад заданное значение вязкости;
при уменьшении концентраций толуола и димерных пипериленовых фракций в пробах, взятых с верха дегазатора, по сравнению с заданными значениями концентраций увеличивают заданное значение температуры в дегазаторе второй ступени, причем количество используемого растворителя составляет 50 60% от количества полимеризата.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2