Способ автоматического регулирования процесса полимеризации

 

Союз Советских

Социалистимескик

Республик (») 538034 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.10.74(21) 2064857/05 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 0.09 764эюллетень № (45) Дата опубликования описания 06.12,76, (51) М. Кл, 2, С 08F 2/00

С 088 1 36/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК678.762.02:66, . 01 2-58(088.8) А. П. Болдырев, А. В, Поляков, С. Л. Подвальный, П. А. Вернов и Б. 3, Яковлев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА

ПОЛИМЕРИЗАЦИИ

Изобретение относится к способам автоматического регулирования процессов попимеризации и может быть испопвзовано в химической и нефтехимической отраслях промышленности, например, при получении синтетического каучука.

Известен способ автоматического регупирования процесса попимеризации, заключающийся в стабилизации конверсии мономеров изменением расхода шихты и стаби- щ лизации среднего молекулярного веса ипи вязкости по Муни полимера воздействием на температуру в зоне реакции, на расход катализатора и расход шихты fl) .

Известен способ управления попимериза- д ционным процессом путем изменения температуры реакции в зависимости от конверсии мономера и среднего молекулярного веса попимера, причем при отклонении среднего мопекупярного веса полимера в мецьшую 20 сторону от номинала процесс корректируют изменением температуры реакции, а при превышении номинального значения среднего молекулярного веса регулирование осуществляют измечением конверсии мономера f2). 25

Наиболее близким к изобретению является способ регулирования процесса попимеризации, заключающийся в стабилизации конверсии и среднего молекулярного веса полимера изменением температуры реакционной смеси, расхода регупятора молекулярного веса и катализатора,j3)

Однако такой способ регулирования не позволяет поддерживать заданную точность регулирования среднего молекулярного веса полимера.

С целью устранения указанного недостатка по предлагаемому способу автоматического регулирования процесса полимеризации при изменении величины среднего молекулярного веса в заданных пределах стабилизируют расход регулятора молекупярного веса и температуру реакционной смеси, а воздействие на расход катализатора осуществляют в зависимости от величины конверсии, затем при изменении величины среднего молекулярного веса за верхний заданный предел расход катализатора стабилизируют на достигнутом к моменту указанного изменения значении, стабилизи530034 руют расход регулятора молекулярного ве» са, а воздействие на температуру реакционной смеси осуществляют в зависимости от величины среднего молекулярного веса, затем при изменении величины среднего молекуцярного веса .за нижний заданный предел стабилизируют температуру реакционной смесиу а воздействие на расход регулятора молекулярного веса изменяют в зависимости от величины среднего моцекулярного веса. При отклонениирасхода шихтыи/или концентрации мономера в шихте от заданного значения корректируют расход регулятора мопекулярного веса.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства дпя реализации предложен15 ного способа автоматического регулирования экзотермической реакции, например, процесса попимеризации изопрена в производстве каучука СКИ 3.

В качестве регулятора молекулярного веса в процессе используют водород. Выдепяющееся теппо отводят с помощью хладагента.

Устройство включаетвсебя: реактор 1 (усповно показан один реактор); контур регупирования расхода углеводородной шихты (мономер + растворитель), состоящий из датчика расхода 2, регулятора 3, клапана 4, датчика 5 концентрации мономера; контур З0 регулирования расхода катализатора (датчик расхода 6, регулятор 7, клапан 8); контур регупирования расхода водорода (датчик 9, регулятор 10, клапан 11); датчики

12-14 конверсии, качества температурьц электронновычислительную машину (ЭВМ) 15; кпалана 1 6 на линии подачи хладагента.

Последовательность испопьзования управляющих воздействий и их вид определяются зоной допустимого отклонения вязкости по

Муни (среднего молекулярного веса).

Введем понятие номинала среднего молекулярного веса как нахождение его в некоторой зоне допустимых отклонений от заданного значения Мздд,+ьМ

При этом возможны спедующие случаи: а) качество полимера (вязкостьпоМуни) находится в допустимой зоне М + М

Зкд. > например + 1 ед. Муни от заданного значения М дд= 90 ед. Муни. Расход водо- 50 рода и температура сохраняются постоянными и регулируется концентрация полимера (конверсия) путем изменения расхода катапизатора;

FJ вязкость по Муни вышла из допусти- 55 мой зоны (М,д «+ аМ) и ее отклонения стали нежелательными для качества полимера.

Тогда прерывается связь по управлению расходом катализатора в зависимости от конверсии. Расход этот сохраняется постоян- 60

4 ным и равным достигнутому к данному мо менту значению и осуществляется регупирование по Муни одним из управляющих воздействий: уменьшением расхода водорода, если вязкость по Муни меньше минимального значения (М „- ЬМ) или увеличением температуры реакции (изменением подачи хладагента), если вязкость по Муни больше максимапьно допУстимого значениЯ (М „д+

+ аМ) При использовании любого из них второе управляющее воздействие сохраняется неизменным. Величины управляющих воздействий определяют с помощью ЭВМ.

Как только показатель вязкости по Муни установится в заданной зоне (Мз д + ЬМ), управление им прекращается и производится регулирование по методике, описанной в пункте a..

На вход реактора 1 подается углеводородная шихта (изопрен + изопентан)Ь„, = 40 т/час с концентрацией изопренат,=

= 12 вес.%, катализатор в пересчете на тонну изопрена О, = 0,6 вес.% водород

Стр= 4 нм /час на тонну изопрена; темз о пература реакционной смеси Tp. = 30 С, расход хладагента &, = 40 т/час, М,, =90.

Управление процессом осуществляется следующим образом.

Импульсы от датчиков 2-расхода шихты, 5-концентрации мономеров, 6-расхода катапизатора, 9-расхода водорода датчи1 ков 12 конверсии, датчиков 13 качества и 14 температуры поступают на ЭВМ 15, rge рассчитывается требуемое копичество катализатора, водорода и хладагента на процесс. Еспи средний мопекулярный вес находится в заданных пределах М (И + ЬХ=

= 90 «+ 1) стабилизируют конверсию, воздействуя на установку регулятора подачи катализатора (контур 6-8) при стабилизации расхода регулятора молекулярного веса полимера (контур 9 11) и температуры реакционной смеси (контур 14-16).

При изменении среднего молекулярного веса (например, при возмущении по микропримесям в мономере, катализаторе) в сторону уменьшения М „д- 6М = 90-5 = 85 от номинапа ЭВМ 15 производит расчет необходимой величины установки регулятора

1 0 расхода водорода (Ьр,=3, 1 4 мз/час) дпя воздействия на кпапан 11. Расход катализатора (3 = 0,6%) и температура реакционо ной смеси (Тр, = 30 С) при этом поддерживаются на достигнутом уровне (контуры

6-8 и 14-16) ° При отклонении от номинала вепичины среднего мопекупярного веса в сторону увеличения М д+ ьМ = 90 + 5 =

= 95 ЭВМ 15 производит расчет необходимой величины температуры реакционной

5 о смеси (Тр = 35 С) и воздействует на клапан 16 на линии подачи хладагента (Ь„„ =

= 20 т/час). Расход водорода и катализатора при этом поддерживают на достигнутом уровне (контур 6-11). При этом во всех цриведенных случаях величину управляющего воздействия на регулятор 10 расхода 5 водорода определяют с учетом изменения

I расхода шихты С ш, и концентрации моно-! мера ло в ней (датчики 2 и 5 соответ- 10 ственно) при помощи ЭВМ по программе, реализующей соотношение. где Cр, гл - номинальные значения; 20

1 l

Q.ð, Ст„„т,) — новые значения соответствуюших параметров, Так если номиналы взяты:

Ьщ.= 40 т/час, mo= 12 вес.%>Ьд 4нм/час д то при 6 щ = 35 т/час Ш о = 12 вес. %, необходимое значение бр= 3,5 н 4 час, а

I при значениях Cr, 40 T/час, т, = 10 вес.% будем иметь Ьр= 3,3 нм /час. Аналогично

3 поступают и при одновременном изменении ц)

I 1 1 I

Стщ и mð при G.ù,= 45 т/час,Гпо= 10 вес.%

Ñò = 3,75 нм /час, что позволяет своевременно скомпенсировать эти изменения, не дожидаясь изменения качества полимера на выходе реактора (батареи реакторов). 35

Формула изобретения

1. Способ автоматического регулиро- 40 вания процесса полимеризации, например, в производстве синтетического каучука путем стаоилизации конверсии и среднего молекулярного веса полимера изменением температуры реакционной смеси, расхода регулятора молекулярного веса и катализатора, о т л и— ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности регулирования среднего молекулярного веса полимера, при изменении его величины среднего молекулярного веса в заданных пределах стабилизируют расход регулятора молекулярного веса и температу ру реакционной смеси, а воздействие на расход катализатора осушествляют в зависимости от величины конверсии, .затем при изменении величины среднего молекулярного веса за верхний заданный предел расход катализатора стабилизируют на достигнутом к моменту указанного изменения значений, стабилизируют расход регулятора молекулярного веса, а воздействие на температуру реакционной смеси осуществляют в зависимости от величины среднего молекулярного веса, затем при изменении величины среднего молекулярного веса за нижний заданный предел стабилизируют температуру реакционной смеси, а воздействие на расход регулятора молекулярного веса изменяют в зависимости от величины среднего молекулярного веса.

2.Способпоп. 1, отличаю» ш и и с я тем, что при отклонении расхода шихты и/или концентрации мономера в шихте от заданного значения корректируют расход регулятора молекулярного веса.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт.св. % 263878, кл. С 08 i3 1/00>

1967.

2. Авт.св, М 401976, кл. CT 05 CI 21/00

1969 (прототип)

3. Авт.св. М 342173, кл Ь05 3 21/OG

1969.

530034

Составитель Л. Александров

Техред Н. Андрейчук Корректор С. Волдижар

Редактор Н. Хубларова

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5 209/9 58 Тираж 630 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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