Способ управления крупнотоннажным процессом полимеризации этилена в трубчатом реакторе

 

Союз Совет них

Социапистиивсиик

Республик

<„>690023

1 г i+( (6l) ДОполнитЕльное к авт. свил-ву (22) ЗаЯвлено 01.06.76 (21) 2366731/23-05 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

2 (51) М. Кл.

С 08 F 110/02

С 08 F 2/02

,6 05 0 27/00

Го ударстеанний виват

СССР вв делан язабретеиий и открытий (53) УДК 66.012.— 52 (088.8) Опубликовано 05.10.79. Бюллетень № 37

Дата опубликования описания 05.10,79

А. Н. Белоусов, Н. И. Юшин, Л. В. Александров, Б. В. Вольтер и А. Э. Софиев

Полоцкое ордена Трудового Красного Знамени производственное обьединение

"Полимир" имени 50-летия Белорусской ССР и Государственный всесоюзный центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт комплексной автоматизации (71) Заявители, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КРУПНОТОННАЖНЫМ ПРОЦЕССОМ

ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ЭТИЛЕНА В ТРУБЧАТОМ РЕАКТОРЕ

Изобретение относится к автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано при управлении крупнотоннажным процессом полимеризации этилена в трубчатом реакторе высокого давления.

Известен способ управления процессом полимеризации этилена, заключающийся в выборе максимальной температуры по зонам реактора и двухступенчатой с различными пределами коррекции при превышении заданного значения с учетом величины его производной по времени, давлению в реакторе (1).

Такой способ, однако, не позволяет стабилизировать положение точек максимальной температу15 ры по длине реактора, т.е. поддерживать оптимальный температурный режим.

Известен также способ управления процессом полимеризации этилена, заключающийся в изменении расхода инициатора в каждую зону труб20 чатого реактора в зависимости от значения максимальной температуры по длине соответствующей зоны реактора (2).

Этот способ также не позволяет стабилизггровать положение точек максимальной температуры по длине реактора.

К предлагаемому способу наиболее близок способ управления крупнотоннажным процессом полимериэации этилена в трубчатом реакторе, осуществляемым путем компремирования реакционной смеси в компрессорах, проведения реакции полимеризации в трубчатом реакторе с дополнительным вводом реакционной смеси во вторую зону реактора, подачи в реактор инициатора, контактирования реакционной смеси на входе в первую и вторую зоны реактора с теплоносителем, охлаждения реакционной Смеси в первой и второй зонах реактора с помощью теплоносителя, циркулирующего по рубашкам зон реактора, заключающийся в стабилизации давления в реакторе воздействием на клапан после реактора, регулировании температуры в реакторе воздействием на расход инициагора в него (3).

Такой способ может быть использован только при осуществлении периодических кратковременных снижений давления в реакторе и йе позволяет достичь заданной точности стабилизации по6900:

3 ложения точки максимальной температуры, так как при его реализации не учитывается влияние изменения температуры реакционной смеси на входе в реакционные зоны и расхода реакционнои смеси на положение точки максимальнои температуры.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации температурного режима в реакторе.

Цель достигается тем, что в известном сло- о собе управления крупнотоннажным процессом полимериэации этилена в трубчатом реакторе, осуществляемым путем компремирования реакционной смеси в компрессорах, проведения реакции полимеризации в трубчатом реакторе с дополнительным вводом реакционной смеси во вторую зону реакора, подачи в реактор инициатора, контактировании реакционной смеси на входе в первую и вторую зоны реактора с теплоносителем, охлаждения реакционной смеси в 2о первой и второй зонах реактора с помощью теплоносителя, циркулирующего по рубашкам зон реактора, заключающемся в стабилизации давления в реакторе воздействием на клапан после реактора, регулировании температуры в реакто- 25 ре воздействием на расход инициатора в него, дополнительно определяют точки максимальной температуры в каждой зоне реактора, измеряют отклонение положения указанных точек максимальной температуры от заданных значений в каждой зоне реактора, воздействуют на температуру реакционной смеси на входе в соответствующую зону реактора в зависимости от величины укаэанного отклонения положения указанных точек максимальной температуры, при достиже- Ç5 нии предельного технологического значения температурной реакционной смеси на входе в зону реактора воздействуют на величину байпасирования потока реакционной смеси на входе в соответствующую зону реактора в зависимости от величины указанного отклонения положения указанных точек максимальной температуры, при достижении предельного технологического значения величиной байпасирования потока реакционной смеси изменяют соотношение расходов реак- 45 ционной смеси в первую и вторую зоны реактора в зависимости от величины указанного отклонения положения укаэанных точек максимальной температуры, причем при достижении предельного .технологического значения величины указан- 5О ноГо-соотношения расходов при смещении положения точки максимальной температуры во второй зоне реактора к его концу воздействует на температуру теплоносителя, поступающего в рубашку охлаждения второй зоны реактора, в зависимости от величины указанного отклонения положения указанной точки максимальной температуры во второй зоне реактора от заданного значения.

3 4

Указанные выше воздействия «а режим процесса полимернзации предпочтительно осуществляют с учетом изменения индекса расплава получаемого полимера.

Кроме того, при изменении соогношения расходов реакционной смеси в зоны реактора величины байпасирования потоков реакционной смеси стабилизируют на достигнутом к моменту указанного изменения значении, при изменении величин байпасирования потоков реакционной смеси значения температур реакционной смеси на входе в каждую зону реактора стабилизируют на достигнутом к моменту указанного изменения значения, а при изменении температуры теплоносителя, поступающего в рубашку охлаждения второй зоны реактора, значение соотношения расходов реакционной смеси в эоны реактора стабилизируют на достигнутом к моменту указанного изменения значения.

Предлагаемый способ может быть реализован при регулировании процесса оператором с помощью органов дистанциойного регулирования при наличии локальных контуров управления с помощью автоматизированной системы управления, включающей управляющую вычислительную машину, или с помощью схемы управления, блок-схема одного варианта которой представлена на чертеже, Технологическая установка состоит из смесителя 1, первого компрессора 2, второго компрессора 3, первого нагревателя 4 и второго нагревателя 5 реакционной смеси, первой зоны 6 реактора, второй зоны 7 реактора, нагревателя 8 теплоносителя, клапана 9 на линии подачи инициатора, клапана 10 на линии ввода этилена в зону

6 реактора, клапана 11 на линии ввода этилена в зону 7 реактора, клапана 12 на линии подачи смеси по байпасу компрессор 2, клапана 13 на линии подачи смеси по байпасу компрессор 3, клапан 14 на выходе из зоны 7 реактора.

Толстой линией на чертеже обозначен поток реакционной смеси, пунктиром — поток инициатора, сплошными тонкими линиями — связи блоков системы управления.

Система регулирования состоит из датчика

15 давления, датчиков 16 — 19 температуры в зоне 6 реактора, датчиков 20 — 23 температуры в зоне 7 реактора, регулятора 24 давления, регулятора 25 температуры, регулятора 26 положения точки максимальной температуры по длине зоны 6 реактора, регулятора 27 положения точки максимальной температуры по длине зоны 7 реактора регулятора 28 соотношения расходов реакционной смеси в зоны 6 н 7 реактора, датчика 29 индекса расплава полимера, регулятора

30 индекса расплава полимера.

Способ управления крупнотоннажным процессом полимеризации этилена в трубчатом реакторе осуществляется следующим образом.

6900 3

С помощью датчика 15, регулятора 4 и кла. пана 14, расположенного после зоны 7 реактора, стабилизируют давление в зонах 6 и 7 реактора. приоткрывая клапан 14 при повышении давления в этих зонах и прикрывая его при понижении 5 давления.

С помощью датчиков 16 — 23 температуры в зонах 6 и 7 реактора, регулятора 25 и клапа1Ià 9 стабилизируют величины MBKGHMBJIbHbIx температур в зонах 6 и 7 реактора, изменяя рас- 0 ход инициатора реакции полимеризации в реактор при изменении величин максимальных температур. Изменение расхода инициатора приводит к изменению интенсивности экзотермической ре15 акции полимеризации этилена, что изменяет температуру в очаге реакции, т:е. в точке максимальной температуры.

С помощью регулятора 28 и клапанов 10 и 1) стабилизируют соотношение расходов реакцион?О ной смеси, поступающей в зоны 6 и 7 реактора.

При этом в зависимости от величины задания, поступающего на регулятор 28, изменяется расход через клапаны 10 и 11.

С помощью датчиков 16-19 и регулятора

26 определяют положение точки максимальной температуры ио длине зоны 6 реактора. Зля этого определяют термопару, показываюгцую максимальную температуру, и в регулятор 26 вводят в качестве текущего значения расстояния указан30 ной термопары от начала эоны 6 реактора. Затем с помощью датчиков 20 — 23 и регулятора 27 определяют положение точки максимальной температуры по длине зоны 7 реактора. С этой целью аналогично указанным выше операциям опреде35 ляют термопару, которая показывает максимальную температуру, и в регулятор 27 вводят в качестве текущего значения расстояние указаш«ой термопары от начала зоны 7 реактора.

При величине отклонения положения точки максимальной температуры в зонах 6 и 7 реактора от заданного значения, меньшего установ.ленной минимальной величины, стабилизируют указанные положения точек воздействием на температуру соответствующего нагревателя 4 или 5, изменяя температуру реакционной смеси на входе в соответствующую зону 6 или 7 реактора.

При смешении, например, положения точки максимальной температуры в одной из зон реактора к концу зоны по ходу реакционной смеси увели50 чивают в зависимости от величины указанного смещения положения точки температуру в соот:..--ветствующем нагревателе 4 или 5. Повышение .температуры нагревателя вызывает увеличение температуры реакционной смеси, поступающей

55 в соответствующую зону 6 или 7 реактора. Повышение температуры реакционной смеси, пода ваемой в реактор, приводит к более интенсивному протеканию реакции и, как следствие, к смещению положения точки максимальной температуры к началу реактора.

Вь«шеуказаш«ые приемы осуществляют ири нахождении значения температуры реакционной смеси на входе в соответствующую б или 7 зону реактора в заданных допустимых технологических пределах. При выходе величины температуры реакционной смеси на входе в любую зону реактора на допустимый технологический предел указанные значения температур стабилизируют на достигнутом к моме««ту указанного изменения значении.

При этом положение точек максимачьной температуры регулируют изменением величин байпасироваиия компрессоров 2 и 3, воздействия соответственно на клапаны !2 и 13. Увеличение, например, величины байпасирования в л«обом из компрессоров 2 или 3 приводит к уменыиешио подачи реакционной смеси в соответствующую зону реактора и соответственно к смещению положения точки максимальной температуры к началу соответствующей зоны реактора.

Указанные приемы изменения величин байпасирования компрессоров 2 и 3 осуществляют в допустимых технологических пределах, которые определяются конструктивным выполнением этих компрессоров, а также их рабочей харак. теристикой.

При достижении величиной байпасироваиия по любому из компрессоров 2 или 3 любого допустимого технологического предела, как в меньшую, так и в болыиую сторону ес изменения, величину байпасироваиия в соответствую1цсм компрессоре фиксируют иа достигнутом к моменту указанного изменения значении.

В том случае, если положение точки максимальной температуры в той зоне реактора, в которую подается реакциошгая смесь с указанного компрессора, где зафиксирована величина байиасирования, не соответствует ее заданному значению, воздействуют на соотношение расходов реакционной смеси в з<шы 6 и 7 реактора.

Изменение указанного соотношения расходов осуществляют, изменяя задание регулятору 28 с помощью регуляторов 26 и/или 27. При изменении величины соотношения увеличивается расход реакционной смеси в одну зону реактора и уменьшается в другую, и наоборот.

Увеличение расхода реакционной смеси в оп- ну зону реактора вызывает смен«ение в ней точки максимачьиой температуры к концу этой зоны по ходу реакционной смеси. Так как общий расход реакционной смеси иа реактор при выполнении укаэанного приема остается постоянным, то расход реакционной смеси в другой зоне уменьшается и соответственно точка максимальной температуры в ней сме1иастся к началу этой зоны. Смещение точки максима:и,ной температу0,002 — 2000

Формула изобретения

7 69002 ры к началу реактора в указанной зоне компенсируют указанными выше приемами изменения величины байпасирования соответствующего компрессора или изменением температуры реакционной смеси на входе в указанную зону реактора.

При выходе величины указанного соотношения расходов в зоны реактора на допустимый технологический предел при смещении точки максимальной температуры в зоне 7 реактора к концу его указанное значение соотношения стабилизируют на достигнутом к моменту указанного изменения значении.

Положение точки максимальной температуры в зоне 7 реактора при этом регулируют изменением температуры теплоносителя в этой зоне, например повышая ее воздействием на нагреватель 8.

При всех изменениях температуры реакционной смеси на входе в эоны реактора, величины байпасирования, величины соотношения расходов

20 реакционной смеси в зоны реактора и температуры теплоносителя, поступающего в зону 7 реактора, учитывают изменение индекса расплава получаемого полимера, который измеряют С по25 мощью датчика 29. В зависимости от изменения сигнала с датчика 29 воздействуют с помощью изменения заданий регуляторам 24 давления и 25 температуры. Воздействия на указанные йараметры процесса полимеризации осуществляют так, 30 чтобы индекс расплава полимера не выходя за пределы, допустимые для полимера данной технологической марки. При этом, например, при увеличении индекса расплава полимера увеличивают задание регулятору 24 и/или уменьшают задание регулятору 25, повышая соответственно

35 давление в зонах 6 и 7 реактора.

Повышение давления и/или уменьшение температуры в реакторе восстанавливает заданное значенйе индекса расплава получаемого полиме40 ра, уменьшая в данном случае его величину.

Предлагаемый способ управления может быть использован на реакторе, имеющем три или более реакшй5нные зоны с соответствующими дополнительными вводами реакционной смеси. Сущ45 ность способа при этом остается той же за исключением приема воздействия на темперит1 ру теп лоносителя в последней зоне реактора, который осуществляют следующим образом, При выходе величины соотношения расходов реакционной смеси в последнюю и предпоследнюю зоны реак. тора на допустимый технологйческий предел при смещений точки максимальной температуры в последней зоне реактора указанную величину соотношения стабилизируют на достигнутом к мо. менту указанного изменения значении. Положе.ние точки максимальной температуры в последней зоне реактора при этом регулируют изменением температуры теплоносителя в последней зо3 8 не реактора воздействием на соответствующий нагрев атель.

Предлагаемый способ может быть осуществлен при следующих технологических параметрах процесса полимернэации:

Давление в реакторе, ати 1200 — 4000

Температура в реакторе, С 185 — 310

Расход реакционной смеси в реакторе, кг/ч 4000-15000

Расход инициатора в реакто-ре, л/ч

Температура теплоносителя в рубашках реактора, С 190-230

Индекс получаемого полимера 0,2-7,0

Температура реакционной смеси на входе в эоны реактора, С 140 †1

Стабилизация положения точек максимальной температуры в каждой зоне реактора способствует стабилизации положения очагов реакции полимеризации в каждой зоне реактора, при этом достигаетея постоянство давления полимеризации в очагах реакции, времени пребывания готового полимера в реакторе независимо от действия неконтролируемых возмущений на процесс полимеризации,что способствует стабилизации качества получаемого полимера,его среднего молекулярного веса, молекулярно-маасовюго рас. пределения.

1. Способ управления крупнотоннажным процессом полимериэации этилена в трубчатом реакторе, осуществляемом путем компремирования реакционной смеси в компрессорах, проведения реакции полимеризации в трубчатом реакторе с дополнительнЫм вводом реакционной смеси во вторую зону реактора, подачи в реактор инициатора, контактирования реакционной смеси на входе в первую и вторую эоны реактора с теплоносителем, охлаждения реакционной смеси в первой и второй зонах реактора с помощью теплоносителя, циркулирующего по рубашкам эон реактора, заключающийся в стабилизации давления в реакторе воздействием на клапан после реактора, регулировании температуры в реакторе воздействием на расход инициатора в него, о тличающийся тем,что,сцельюповышения точности стабилизации температурного режима в реакторе, определяют точки максимальной температуры в каждой зоне реактора, измеряют отклонение положения указанных точек максимальной температуры от заданных значений в каждой зоне реактора, воздействуют на температуру реакционной смеси на входе в соответствующую

690023

10 зону реактора в зависимости от величины укаэанного отклонения положения указанных точек максимальной температуры, при достижении пре. дельного технологического значения температурой реакционной смеси на входе в зону реактора воздействуют на величину байпасирования потока реакционной смеси на входе в соответствующую зону реактора в зависимости от величины указанного отклонения. положения указанных точек максимальной температуры, при достижении предельного технологического значения величиной байпасирования потока реакционной смеси изменяют соотношение расходов реакционной смеси в первую и вторую зоны реактора в зависимости от величины укаэанного отклонения положения указанных точек максимальной температуры, причем при достижении предельного технологического значения величины укаэанного соотношения расходов при смещении положения точки максимальной температуры во второй зоне реактора к его концу воздействуют на температуру теплоносителя, поступающего в рубашку охлаждения второй зоны реактора, в зависимости от величины указанного отклонения положения укаэанной точки максимальной температуры во и-:врой зоне реактора от заданного значения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанные выше воздействия на режим процесса полимериэации осуществляют с учетом изменения индекса расплава получаемого полимера.

3: Способно пп. 1 и 2,отличающийся тем, что при изменении соотношения расходов реакционной смеси в зоны реактора величины байпасирования потоков реакционной смеси стабилизируют на достигнутом к моменту укаэанного изменения значении.

4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что при изменении величин байпасированин потоков реакционной смеси значения температур реакционной смеси на входе в каждую зону реактора стабилизируют на достигнутом к моменту указанного изменения значении.

5. Способ по пп.1 — 4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что при изменении температуры теплоносителя, поступающего в рубашку охлаждения второй зоны реактора, значение соотношения расходов реакционной смеси в эоны реактора стабилизируют на достигнутом к моменту указанного изменения значении, Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 165602, М. кл. С 08 D 21/00, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР N 359250, М. кл. С 08 F 2/00, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР N 472944, М.кл. С 08 F 110/02, 1974.

Составитель В. Филимонов

Редактор 3. Бородкина Техред Н.Ковалева Корректор О. Билак

Заказ 5905/22 Тираж 585 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

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