Способ регулирования отвода тепла реакции полимеризации

 

1 -"- -" " „," 1

ОП ИСА НИЕ

„,) 648106

Сеюз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (61) jlîïîëíèòåëüíûé к патенту— (22) Заявлено 3001.76 (21) 2317505/23- 05 (23) Приоритет — (32) 05.0275 (31) Р 2504659. 7-44 (33) ФРГ

Опубликовано 1502.79. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 15.0279

2 (51) М. Кл.

С 08 F 2/00

8 05 D 27/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УЙК 66. 012-52 (088.8) (72) Авторы Иностранцы

ИВОбрЕтЕНИя Эберхард Зистиг. и Карл-Гейнц Рейнерманн (ФРГ) Иностранная фирма Хемише Верке Хюльс АГ (ФРГ) (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТВОДА ТЕПЛА

РЕАКЦИИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ

Изобретение относится к области управления процессами химической технологии, в частности к способам регу. †.ирования отвода тепла реакции полимеризации в растворе или дисперсии при использовании обратного холодильника, и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ регулирования отвода тепла реакции полимеризации в 10 растворе или дисперсии, осуществляемой в реакторе, оборудованном обратным холодильником, заключающийся в регулировании температуры хладагента в обратном холодильнике и изменении 15 расхода хладагента в обратный холодильник в зависимости от температуры реакционной массы в реакторе (1).

Недостатком известного способа является то, что при его осуществлении 20 не достигается необходимое быстродействие соответствующей системы регулирования, что понижает точность регулирования температуры реакционной массы в реакторе, в частности тогда, 25 когда полимеризацию проводят в реакторах емкостью 40-300 м . Причиной, вызывающей понижение быстродействия, является большой объем охлаждающей среды в обратном холодильнике, пред- З0

2 ставляющий собой с точки зрения регулирования инерционную систему.

Целью изобретения является повышение точности регулирования температуры реакционной массы в реакторе.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе регулирования отвода тепла реакции полимеризации в растворе или.дисперсии, осуществляемой в реакторе, оборудованном обратным холодильником, заключающемся в регулировании температуры хладагента в обратном холодильнике и изменении расхода хладагента в обратный холодильник в зависимости от температуры реакционной массы в реакторе, дополнительно измеряют в одной или нескольких расположенных друг за другом точках в направлении потока в обратном холодильнике его температуру, усредняют полученные величины, и, в зависимости от изменения результирующей величины, корректируют расход хладагента в обратный холодильник.

Кроме того, результирующую величину температуры хладагента в обратном холодильнике определяют по формуле:

Т= — (2Т +2Т +Т +Т ) з 4 5 6

648106

3 где Т "и Т - значения температур в начале обратного холодильника;

Т и Т - значения температур в конце обратного холодильника.

На фиг, 1 изображена схема регулирования реактора объемом 100 медля изготовления поливинилхлорида; на фиг. 2 — схема соединений для определения усредненного температурного значения Т; на фиг. 3,4 — варианты схемы регулирования реактора.

Изображенный на чертеже реактор 1

lO является в данном случае реактором полимеризации поливинилхлорида, рубашка 2, которого подключена к рециркуляционному циклу 3 хладагента. В начале полимеризации заданное значение Т регулятора 4 устанавливают, например, на поддерживаемую при полимеризации температуру реактора 1 {Т

50 С). Кроме того,в подводе охлаждающей воды для рубашки 2 измеряют тем- 20 пературу Т .Подвод пара и воды регулируют посредством схемы каскадного регулирования, имеющее первый направляющий и первый следящий регуляторы.

4, 5, которые управляют паром и во- 35 дой, соответственно через клапаны 6, 7.

Способ регулирования отвода тепла реакции полимеризации осуществляют следующим образом. Если в первом направляющем регуляторе 4 для температуры рубашки 2 фактическая температура Т отклоняется от заданной темпе1 ратуры Т, то первому следящему регулятору 5 подают новую заданную температуру, которую сравнивают с фактической температурой Т . Благодаря тому обстоятельству, что в качестве эталонной величины используют температуру охлаждающей воды для рубашки

2 Т, возможно более. быстрое и более точное регулирование, чем в том случае, если в качестве измеряющего ...— . значения подают только температуру реактора Т .Мощность охлаждения рубашки 2 такова, что при осуществлении 45 реакции температура реактора 1 повышается. При превышении определенного установленного температурного предела, лежащего примерно при температуре

51 С система автоматического регули- Э» рования обратного холодильника 8 настраивает необходимую холодопроизводительность.

Измеренная в реакторе 1 температура Т„ подается втоРому направляющему регулятору 9 для обратного холодильника 8, который нагружается одновременно температурой Т + 1 С {например, 51 С) в качестве заданной величины.

Если фактическое значение T îòêëoíÿется от заданного значения второго на-®» правляющего регулятора 9, то во втором следящем регуляторе 10 настраи= вается заданное значение. Поданное второму следящему регулятору 10 фактическое значение Т проходит через Я схему коррекции 11, в которой достигается пропорциональность между изменением фактического значения Т и отдаваемой обратным холодильником

8 мощностью. Полученное во втором следящем регуляторе 10 значение управляет клапанами 12, 13 и, таким образом, потоком 14 охлаждающей воды в рубашку 15 обратного холодильника 8.

В представленном примере охлаждающую воду для обратного холодильника 8 берут из рециркуляционного цикла для охлаждения рубашки 2 реактора 1. Поскольку эта вода в основном имеет постоянную температуру, например 25 С, и она имеется в большом количестве, температуру рубашки 15 для обратного холодильника 8 можно с помощью этой воды быстро изменять. Однако поток 14 охлаждающей воды можно также регулировать независимо от цикла рубашки 2, а именно как открытую, так и закрытую систему.

B противоположность этому рециркуляция в рубашке 2 остается почти постоянной и на нее влияет лишь дополнительное сопротивление потока обратного холодильника 8.

Существенным при использовании предлагаемого способа является тот факт, что значение температуры Т определяют путем измерения температуры хладагента в рубашке 15. Кроме того, температуру можно измерять только в одной точке и сравнивать с температурой Tù. Однако величину Tù можно также определять как усредненную температуру нескольких точек измерения, Так, например, при четырех точках измерения с температурными значениями

Т T4 T T {точки измерения рВсположены снизу вверх, как изображено .на фиг.1) получают матрицу четырех температурных значений, которые оценивают различным образом. В случае, если например, обе расположенные внизу точки измерения с большим коэффициентом влияют на регулируемую величину, а обе расположенные выше — с меньшим коэффициентом, то среднее значение можно определять по следующей формуле:

Т = — (2Т +2Т4«Т «Т ) В качестве выполненного для peryz:èðoâàíèÿ усреднения явилось также определяемое согласно фиг.2 значение температурного сопротивления » сле-дующей формулй: г т т ш Ят«вт «Зт+ Вт

4 5 6

Это усреднение достигается за счет того, "что согласно фиг. 2 производят параллельное включение каждых двух температурных измерительных ре-. зисторов.

Благодаря высокому качеству регулирования системы с блоками 9, 10, 11

648106

12 и 13 и всегда имеющемуся резервйо"му количеству холодной воды, значениЕ температуры реактора можно изменять при желании путем изменения охлаждающей мощности обратного холодильни-"" ,ка 8. Нагрев обратного холодильника

8 осуществляют с достаточной скоростью 5 посредством тепла конденсации пара.

При этом количество охлаждающей воды регулируют соответственно выделяемому при полимеризации количеству тепла .

При этом для того, чтобы получить в )p обратном холодильнике 8 более высокую температуру, необязательно использовать теплую воду или пар при сокращении мощности охлаждения, поскольку мощность охлаждения уменьшается с достаточной скоростью благодаря теплу конденсации.

Количество точек измерения в обратном холодильнике 8 можно варьировать. Определенные значения можно изменять во время измерения, точки из-. мерения можно включать или выключать, так что усредненную температуру Tù можно корректировать путем соответствующего переключения так",-что по- " " даваемое регулятору фактическое значение Т в значительной мере прямо пропорционально мощности охлаждения обратного холодильника 8.

Пример 1. При проведении опыта с обратным холодильником 8 реак-30 тора 1 емкостью 200 м З заданное значение реактора 1 устанавливают на

0,5 С ниже. Следствием этого явилось о изменение мощности охлаЖдения- обратного холодильника 8 в течение 2 мин на максимальную мощность охлаждения и после достижения новой заданной температуры последующая перестройка на имеющуюся до изменения заданного значения мощность охлаждения, При повышении заданной температуры на

0,5 С мощность охлаждения в течение о двух минут значительно сокращается, а после нагрева имеющейся в обратном холодильнике 8 воды мощнбсть нагрева почти равна нулю. При уменьше- 4 нии разницы температуры реактора 1 с установленной заданной температурой мощность охлаждения сравнивается с мощностью реакции в реакторе 1.

Опыты показали, что возможно регулирование температуры реакционной массы полимеризации в котлах емкостью

200 м с точностью до 0,5 С, в пересчете на место размещенйя щупа для измеренжя температуры. Таким образом можно достичь, прежде всего для крупных реакторов, особенно точного регулирования. Кроме того, при этом повышается безопасность системы регулирования, поскольку при отсутствии подаваемой извне охлаждающей воды в короткое время обеспечено охлаждение обратного холодильника 8 .имеющейся в рубашке 2 реактора 1 водой. Если в обратный холодильник 8 постуйает хладагент от независимой системы, то возможны два варианта регулирования температуры реакционйой массы в реакторе. При этом один,вариант проводят, как описано выше, а другой вариант заключается в том, что температуру реакционной массы в реакторе регулйруют"только путем изменения расхода хладагейта в обратный холодильник 8, т.е. регулирование темйературы "хладагейУЙ," поступающего в рубашку 2 реактора 1, не используют.

Пример 2 (фиг.3) . Повторяют описанный выше пример с той разницей, что хладагент с температурой

10 С подают в рубашку 15 обратного холодильника 8 через клапан 12 из системы, независимой от цикла хладагента, поступающего в рубашку 2 реактора 1. Расход хладагента составляет 20-100 м /ч (в крайнем. случае до

300 м /ч) . В рубашке 2 реактора 1

3 циркулирует хладагент с температурой 25 С в количестве примерно

500 м /ч. Температуру хладагента ре гулйруют указанным выше способом.

Описанный выше вариант позволяет такое же точное регулирование температуры"*реакциоййой массй в реакторе

1, что и вариант по примеру 1.

Пример 3 (фиг.4). ПовторяЮт описанный выше пример с той разницей, что температуру Т в реакторе 1 регулируют только путем изменения расхода подаваемого в рубашку обратного холодильника 8 через клапан 12 хладагента. При этом хладагент не отбирают из цикла хладагента в рубашке 2 реактора 1, а подают из независимой системы. В рубашке реактора 1 циркулирует хладагент в количестве примерно 400 м /ч, причем в цикл постоянно подают 50 M>/÷ холодной воды.

Соответствующее количество хладагента стекает через перелив.

Описанный вариант позволяет осуществлять такое же точное регулирование температуры реакционной массы, что и вариант по примеру 1.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что температуру хладагента измеряют непосредственно в рубашке 15 обратного холодильника

8 и, таким образом, каждое изменение температуры хладагента вследствие воспринятия тепла конденсации может подаваться практически без запаздывания в систему регулирования.

Благодаря использованию предлагаемого способа можно в короткое время, примерно в 1-2 мин, устанавливать максимальную, и, соответственно, минимальную производительность охлаждения обратного холодильника 8 и, таким образом, предотвратить колебания внутренней температуры реактора

1 во время процесса полимеризации, заданное значение температуры реак648106

Формула изобретения

7ар дода ционной массы в реакторе можно держать при этом практически постоянным. Как правило, отклонения указанной температуры составляют менее 0,2 и не более О, 5О С.

1. Способ регулирования отвода тепла реакции полимеризации в растворе или дисперсии, осуществляемой в реакторе, оборудованном обратным холодильником, заключающийся в регулировании температуры хладагента в обратном холодильнике и изменении расхода хладагента в обратный холодильник в зависимости от температуры реакционной массы в реакторе,о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности регулирования температуры реакционной массы в реакторе, измеряют в одной или нескольких расположенных друг за другом точках в направлении потока хладагента в обратном холодильнике его температуру, усредняют полученные величины, и,в зависимости от изменения результирующей величины, корректи5 руют расход хладагента в обратный холодильник.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что результирующую величину температуры хладагента в

Я обратном холодильнике определяют по т= (ат +гт +т +т 1

3 4 5 6 Ф где Т и T4 — значения температур в начале обратного холодильника;

15 Т и Т вЂ” значения температур в конце обратного холодильника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ 91495145 кл. 39 ф4 1/98, 1971 °

648106 епи8 пса

Пар

ada

ВоУа

Рщs

Составитель Л.Александров

Техред И. Асталош Корректор A. Гриценко

Редактор Л.Новожилова

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4

Заказ 359/57 Тираж 584 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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