Способ управления процессом эмульсионной полимеризации

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид;ву (22) Заявлено 230281 (21), 3254006/23-05 (5 ) М.Кд.з

С 08 F 2/22

G 05 0 27/00 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Государствеиный комитет

СССР по делам изооретеиий и открытий ($3) УДК бб. 012-52(088.8) Опубликовано 150183. Бюллетень М 2

Дата опубликования описания 1501ВЗ

2 т ",3: 1 ° т . . - р

Ф.М. Абдуллаев, Т. И. Исмаилов и К.ф. РустамогХ ": ,Л 5

:, 7

У

Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации нефтянЬй ы,„химической р промышленности ( (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭМУЛЬСИОННОЙ

ПОЛИМЕРИЗАЦИИ

Изобретение относится к способам управления процессом эмульсионной полимеризации и может быть использовано в производстве синтетического каучука.

Известен способ регулирования процесса эмульсионной полимеризации,согласно которому для получения максимальной производительности полимериэационной батареи регулируют температуру в реакционной зоне в зависимости от величины конверсии мономеров (1 ).

Недостатком этого способа является то, что он не учитывает изменение качества образовавшегося полимера.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ управления процессом эмульсионной полимеризации, проводимой в батарее последовательно установленных полимеризаторов, при использовании инициатора и модификатора, подаваемых на вход батареи полимеризаторов, заключающийся в регулировании температуры в полимеризаторах батареи и изменении расхода инициатора в зависимости от степени конверсии мономеров, измеренной в средней части полимеризационной батареи (2).

Недостатком этого способа является низкая точность стабилизации молекулярно-весового распределения.Это объясняется тем, что он не учитывает физико-химический характер протекания процесса, т.е. то, что реакция полимеризации изменяет свой порядок в полимеризаторах батареи. При.движении реакционной массы по полимеризаторам батареи реакция от нулевого порядка переходит к первому, а система управления это не учитывает.

Цель изобретения — повышение точности стабилизации молекулярно-весового распределения полимера.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления процессом эмульсионной полимеризации, проводимой в батарее последовательно установленных полимеризаторах, с использованием инициатора и модификатора, подаваемых на вход батареи полимеризаторов, заключающемуся в регулировании температуры в полимеризаторах батареи и изменении расхода инициатора в зависимости от степени конверсии мономеров, измеренной в средней части полимеризационной батареи в каждом полимеризаторе определяют момент перехода реакции пол

988826 меризации от нулевого порядка в пер- . вый, а также отношение скорости расходования модификатора к скорости расходования инициатора, и в зависимости от найденного значения данного отношения корректируют расход ини- 5 циатора в тех полимеризаторах, в которых реакция полимеризации имеет нулевой порядок, и температуру в полимериэаторах, где реакция имеет первый порядок.

На чертеже показана система управления, реализующая способ.

Система управления состоит из полимеризаторон 1-3, трубопроводов эмульсии 4, инициатора 5, модифика- 15 тора б, латекса 7, прямого хладагента 8 и обратного хладагента 9, чувствительных элементов расхода эмульсии

10 и инициатора 11, регулятора расхода инициатора 12, регулирующего 20 органа 13, установленного на линии подачи инициатора, чувствительного элемента расхода модификатора 14, регулятора расхода модификатора 15, регулирующего органа 1б, установленного на линии модификатора, контура регулирования температуры в первом полимеризаторе, состоящего из датчика 17, регулятора 18, и регулирующего органа 19, контура регулирования температуры в среднем полимеризаторе, состоящего из датчика 20, регулятора

21 и регулирующего органа 22, контура регулирования температуры в последнем полимеризаторе, состоящего из датчика 23, регулятора 24 и регулирующего органа 25, анализаторы реакционной массы после среднего полимеризатора на конверсию мономера

26, концентрацию инициатора 27 и концентрацию модификатора 28, анализа- 40 торы реакционной массы после последнего полимеризатора на конверсию мономеров 29, концентрацию инициатора .3Q и концентрацию модификатора 31 и управляющую вычислительную маши- 45 ну 32, 30

<.= эм

50 где Л1 — величина концентрации инициатора в соответствующих полимеризаторах батареи;

Сзм — расход эмульсии величина температуры в

t-том полимеризаторе батареи< с .<, — коэффициенты (определяются экспериментально).

B ..реакторе, где значение приращения конверсии мономеров начинает резко уменьшаться, реакция от нулевого порядка переходит в первый порядок.

На выходе этого реактора определяют концентрации инициатора и модификато65 ра (на схеме концентрация инициатора

Способ осуществляется следующим .образом.

Батарея полимеризаторов на схеме условно представлена 1-3 полимеризаторами. По трубопроводу 4 в полимеризатор 1 батареи подается эмульсия, состоящая из углеводородной шихты, водной фазы, иницИатора и модификатора.

Реакционная масса по трубопроводу 7 выводится из цеха полимеризации на выделение незаполимеризовавшихся мономерон.

Для отвода тепла реакции полимеризации по трубопроводу 8 н полимеризаторы 1-3 поступает хладагент,который выводится по трубопроводу 9..

Расход эмульсии измеряется с помощью чувствительного элемента 10.

Чувствительный элемент 11, регулятор

12 и регулирующий орган 13 образуют контур регулирования расхода инициатора. Чувствительный элемент 14, регулятор 15 и регулирующий орган 16 образуют контур регулирования расхода модификатора. Датчик 17< регулятор 18 и регулирующий орган 19 образуют контур регулирования температуры в первом полимеризаторе батареи.

Датчик 20 регулятор 21 и регулирующий орган 22 образуют контур регулирования температуры во втором полимеризаторе батареи. Датчик 23, регулятор 24 и регулирующий орган 25 образуют контур регулирования температуры в третьем полимеризаторе батареи. Значения конверсии мономеров на выходе второго и третьего полимеризатора измеряется с помощью анализаторов 26 и 29. Концентрация инициатора на выходе нторого и третьего полимеризатора измеряется с помощью анализаторов 27 и 30. Концентрация модификатора на выходе второго и третьего полимеризатора измеряется с помощью анализаторов 28 и 31. Система управления содержит УВМ, ко входу которой подключены датчики 10, 11, 14, 26, 27, 28, 29,30 и 31.

Первоначально УВМ определяет начальную концентрацию инициатора и модификатора в системе как отношения расходов инициатора и модификатора к расходу эмульсии, Далее УАМ рассчитывает значения приращения конверсии мономеров н каждом полимеризаторе батареи с помощью уравнения: где — время пребывания реакцион1 ной смеси в i -том полимеризаторе, определяемое как отношение объема данного полимеризатора батареи на расход реакционной, смеси

988826.и модификатора определяется с помощью анализаторов 27 и 28 J, Далее УВМ находит величину израсходованного инициатора и модификатора в реакторах,. где реакция полимеризации .имеет нулевой порядой, как разность между на- 5 чальными и текущими концентрациями инициатора и модификатора. Затем УВМ по форме (2) находит время, за которое реакция полимеризации имеет нулевой порядок, и деля величину иэрас- 10 ходованного инициатора и модификатора на найденное время находит ско..рость расходования инициатора и модификатора в реакторах.

Чосле описанных операций УВМ на ходит отношения скорости расходования модификатора к скорости расходования инициатора в полнмеризаторах, где реакция полимеризации имеет нулевой порядок, сравнивает найденную величину с заданной и в зависимости от отклонений с учетом степени конверсии мономеров, измеренной анализатором 26, корректирует расход инициатора. Затем УВМ по описанному методу определяет отношения скорости расходования модификатора к скорости расходования инициатора в полимеризаторах, где реакция полимеризации имеет первый порядок, и в за-висимости от отклонения указанного отношейия в данном полимеризаторе изменяет температуру в следующем полимериэаторе.

Таким образом, наряду с изменением расхода инициатора на вход полимериэатора.1 в зависимости от степени конверсии мономеров, измеренной в средней части полимеризационной 40 батареи, система регулирования опре деляет момент перехода реакции полимеризации от нулевого в первый порядок по приращению конверсии мономеров, далее рассчитывает отношения 45 скорости расходования модификатора к скорости расходования инициатора в полимеризаторах, где реакция полиме. ризации имеет -нулевой порядок, сравнивает найденную величину с заданной 50 и в зависимости от отклонений корректирует расход инициатора в данный полимеризатор. Далее система регулирования находит отношение скоростей расходования в реакторах, где реак- . 55 ция полимериэации имеет первый порядбк, и изменяет температуру в каждом следующем полимеризаторе в за- . висимости от отклонений укаэанного отношения в данном полимериэаторе.

Использование способа позволяет уменьшить диапазон молекулярно-весового распределения на 20% за счет учета физико-химического характера процесса и параметра, косвенно определяющего диапазон молекулярно-весового распределения полимера, а именно отношения скорости расходования модификатора.к скорости расходования инициатора.

Расчеты показывают, что внедрение предлагаемого способа позволяет .полУчить большой экономический эффект в народном хозяйстве страны за счет увеличения срока службы резинотехнических изделий, изготовленных из этого продукта. формула изобретения

Способ управления процессом эмульсионной полимеризации, проводимой в батарее последовательно установленных полимериэаторов с использованием инициатора и модификатора, подаваемых на вход батареи полимериэаторов, заключающийся в регулировании температуры в полимеризаторах батареи и.изменении расхода инициатора в зависимости от степени конверсии мономеров, измеренной в средней, части полимеризационной батареи, отличающийся тем, что с

f целью повышения точности стабилизации молекулярно-весового распределения полимера, в каждом полимериэаторе определяют момент перехода реакции полимеризации от нулеврго порядка в первый, а также отношение скорости расходования модификатора к скорости расходования инициатора, и в зависимости от найденного значения данного отношения корректируют расход инициатора в тех полимериэаторах, в которых реакция полимеризации имеет нулевой порядок, и температуру в нолимериэаторах, где реакция имеет первый порядок.

Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе

1..Голубятников В.A.и Шувалов В.В

Автоматизация производственных процессов. М., "Химия", 1979, с. 239242.

2. Авторское свидетельство СССР

9 660978, кл. С 08 F 2/22, 1977 (прототип) .

988826

Составитель В. Шувалов

Редактор И.Митровка Техред Л.Пекарь Коррек тор С. Ше кмар

Заказ 10986/32 Тираж 492 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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