Способ управления процессом получения олигомера

 

Изобретение относится к области автоматизации полимеризационных процессов и может найти применение в химической и нефтехимической промышленности, в частности при производстве лакокрасочных материалов. Для измерения качественного показателя процесса получения олигопипериленового каучука используют динамическую вязкость раствора полимера, измеряют концентрацию катализатора, подаваемого в реактор, и при отклонении качества каучука от заданного значения корректируют температуру в реакторе и изменяют подачу сырья. Испытания показали эффективность способа управления процессом получения олигопипериленового каучука. Разброс молекулярной массы уменьшится до 5,2% отн. 1 ил.

Изобретение относится к области автоматизации олигомеризационных процессов и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности, например при производстве лакокрасочных материалов.

Сущность изобретения состоит в том, что по способу управления процессом получения олигомера на основе пиперилена, осуществляемом в смесителе и олигомеризаторе путем регулирования подачи пипериленсодержащей фракции и раствора катализатора на основе тетрахлорида титана, измерения состава пипериленсодержащей фракции, регулирования температуры в олигомеризаторе и качественного показателя олигопиперилена, дополнительно в качестве пипериленсодержащей фракции используют пиперилен-изоамиленовую фракцию, а качественный показатель олигопиперилена непрерывно определяют по среднечисленной молекулярной массе олигомеризата, при отклонении которой от заданного значения в большую сторону пропорционально изменяют подачу раствора катализатора в олигомеризатор, учитывая концентрацию тетрахлорид титана, при отклонении качественного показателя олигопиперилена от заданного значения в меньшую сторону корректируют температуру в олигомеризаторе пропорционально этому отклонению, а при отклонении текущего значения качественного показателя олигопиперилена на величину ниже нижнего заданного предела регулирования регулируют температуру в олигомеризаторе и подачу в смеситель пиперилен-изоамиленовой фракции в зависимости от концентрации изоамиленов.

Регулируя непрерывно качество олигопиперилена по среднечисленной молекулярной массе олигомеризата и используя управляющее воздействие по расходу катализатора с учетом шихты и с учетом концентрации изоамиленов повышают качество олигопиперилена и увеличивают производительность установки.

Изобретение поясняется примером и чертежом, где изображена принципиальная схема системы управления, реализованная с помощью серийно-выпускаемых технических средств.

Процесс получения олигопиперилена осуществляют следующим образом. В смеситель 1 подают пиперилен-изоамиленовую фракцию (шихту), далее насосом 2 фракция перекачивается в олигомеризатор 3, куда также поступает раствор катализатора. Часть реакционной массы насосом 4 направляется в циркуляционный контур, где с помощью выносного теплообменника 5 снимается тепло реакции олигомеризации. Далее поток олигомеризата направляется на последующие стадии производства.

Система управления процессом включает: контур регулирования расхода пиперилен-изоамиленовой фракции 6 - 8 (датчик 6, регулятор 7, клапан 8), контур регулирования расхода тетрахлорида титана в растворе (катализатора) 9 - 11 (датчик 9, клапан 10, регулятор 11), контур регулирования температуры в олигомеризаторе 12 - 14 (датчик 12, регулятор 13, клапан 14). В схему управления входят также датчик 15 состава пиперилен-изоамиленовой фракции, датчик 16 концентрации тетрахлорида титана в исходном растворе, датчик 17 качества олигопиперилена и микроЭВМ 18.

Управление по предлагаемому способу осуществляет следующим образом: определяют по информации датчиков 15, 6 состав пиперилен-изоамиленовой фракции (концентрацию пиперилена и изоамиленов) и ее расход на входе смесителя 1; определяют по информации датчиков 16, 9 концентрацию и расход катализатора (тетрахлорида титана в растворе) и для заданной дозировки катализатора (D_к.зад) на шихту рассчитывают требуемый расход катализатора в олигомеризатор 3 по формуле G_к = D_к.зад·G_ш·C_ш \C_к· 100%, (1) где G_ш - расход шихты (пиперилен-изомиленовая фракция); C_ш - концентрация пиперилена в шихте; C_к - концентрация катализатора в растворе, определяют по информации датчика 17 значение вязкости (η) олигомеризатора и по формуле 2 рассчитывают качество (M) олигопиперилена (среднечисленную молекулярную массу); M = M₀+K₁·η, где M₀, K₁ - константы; сравнивают текущее значение качества олигопиперилена (М) с заданным значением (M_зад) и определяют соответствующие управляющие воздействия.

1. Если текущее значение качества олигопиперилена M больше заданного значения M_зад (M>M_зад), то а) определяют расход тетрахлорида титана в олигомеризатор 3, например, по ПИ-закону регулирования где
a₁, a₂ - константы,
б) определяют объемный расход катализатора Q_к с учетом его концентрации C_к
Q_к= G_к\C_к (4)
и выдают его в качестве установки на регулятор 10 и соответственно на клапан 11, установленный на линии подачи катализатора в олигомеризатор 3.

2. Если текущее значение качества олигопиперилена M меньше заданного значения M_зад (M<M), то управляющее воздействие определяют следующим образом:
а) по изменению качества олигопиперилена M корректируют температуру (T_зад) в олигомеризаторе 2 по формуле
T_зад= T_1зад+ΔT (5)
где
T_1зад - заданное значение температуры в олигомеризаторе (в зоне реакции);
ΔT = - K₂·M (6) - величина поправки к заданному значению температуры;
K₂ - константа.

Величину T_зад используют в качестве нового заданного значения и отрабатывают по типовому закону регулирования с помощью регулятора 13 и клапана 14, установленного на линии подачи теплоносителя в выносной темплообменник 5;
б) если текущее значение качества олигопиперилена M отклонилось на величину ниже нижнего заданного предела регулирования (M_н.п.зад), т.е. M<M, то дополнительно изменяют подачу G_ш пипериленизоамиленовой фракции (шихты) в смеситель 1 с учетом концентрации изоамиленов C_и по следующему закону:
G_ш = G_ш1+ Δ G_ш, (7)
где
G_ш - заданное значение расхода шихты;
Δ G_ш = K₃C_и (8), где K₃ - константа.

Рассчитанный расход шихты G_ш используют в качестве скорректированного заданного значения и выдают в качестве уставки на регулятор 7 и кулапан 8, установленный на линии подачи шихты в смеситель.

Таким образом, при отклонении качества олигопиперилена ниже нижнего заданного предела (M<M) используют два управляющих воздействия по расходу теплоносителя и по расходу шихты.

Экспериментальная проверка предлагаемого способа управления в промышленных условиях, проведенная в цехе получения олигопиперилена на АО "Нижнекамскнефтехим" (г. Нижнекамк) в 4 квартале 1995 года, показала его эффективность.

Разброс молекулярной массы олигопиперилена за период испытаний уменьшился до 5,2% отн. против 10,7% отн. Это повысило также выпуск олигопипериленового каучука на 9,5%и

Формула изобретения

Способ управления процессом получения олигомера на основе пиперилена, осуществляемый в смесителе и олигомеризаторе путем регулирования подачи пипериленсодержащей фракции и раствора катализатора на основе тетрахлорида титана, измерения состава пипериленсодержащей фракции, регулирования температуры в олигомеризаторе и качественного показателя олигопиперилена, отличающийся тем, что в качестве пипериленсодержащей фракции используют пиперилен-изоамиленовую фракцию, а качественным показателем олигопиперилена является непрерывно определяемая среднечисленная молекулярная масса олигомеризата, при отклонении которой от заданного значения в большую сторону пропорционально изменяют подачу раствора катализатора в олигомеризатор, учитывая концентрацию тетрахлорид титана; при отклонении качественного показателя олигопиперилена от заданного значения в меньшую сторону корректируют температуру в олигомеризаторе пропорционально этому отклонению, а при отклонении текущего значения качественного показателя олигопиперилена на величину ниже нижнего заданного передела регулирования регулируют температуру в олигомеризаторе и подачу в смеситель пиперилен-изоамиленовой фракции в зависимости от концентрации изоамиленов.

РИСУНКИ

Рисунок 1