Устройство для автоматического регулирования процесса растворной полимеризации

 

{72} Авторы изобретения

>-. P (>plЩ q ;.

E. П. Пистун и М. П. Кулик ь, р с т. ., » л,. „* 3 :

* ", ° », . Х Я, Кx ð:; 1 аЪ

Я дд:1 у, »» им» Ленинского комс Омола (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДХИ АВТОИАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

IIPOUECCA РАСТВОРНОЙ ПОЛИМЕРИЗАБИИ

3 Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процео-сом раетвврной лолимеризацин и может . " найти применение в химической и нефтехимической промышленностях, в частно- . -сти в автоматизированных системах

5 управления процессами попимеризации в произв щстве изопренового синтетичес-, кого каучука.

Известно устройс юо, дня автоматичес. кого управления процессом полимериза- ции, например этилена; s трубчатом реакторе высокого давления, которое со- . деркит датчики и регуляторы температу ры и давления в реакторе, клапаны на выходе нэ реактора, на лнйин инициатора в компрессор, на линии водорода в компрессор, датчик температуры в отделителе ннзкото давления, датчики толшн»ны пленки в начале реактора и в се- . редине реакционной зоны реактора, под=кпюченные через блок регулирования толщины пленки к- клапану на линии подачи водорода, блок оптимального сом» ношения процентного содержания i.-ozg=мера в реакторе и плотности полиъира .на выходе из отделителя низкого давпени (X) . Это устройст»во непригодно- ддя управления процессом растворной полиме ризации, проводимом в каскаде реакто-. ров.

Наиболее близким к изобретению яв- ляется устройство для автоматического управления процессом раствориой полима ризапии, содержащее автоматические регуляторы цодачи исходной реакционной:, смеси, каталитического комплекса и мо дификатора молекулярной массы, а также многокапиллярный вискоэиметр по-. лимериэата постоянного расхода (2 .

Выходные сигналы многокапиллярного вискозиметра поступают на вход рет угтяторов подачи компонентов каталитичеокого комплекса, при этом предусмотрена возможноств изменения .задания указан3 99446 ным регулятором в заданном соотношении.

Известное устройство применимо лишь в процессе полимеризации при получении полибутадиенового каучука, где . компоненты каталитического комплекса подаются в реактор раздельно. В процессах полимеризации при получении других каучуков, например полииэопренового каучука, где в исходную шихту по- Ю дается каталитический комплекс и вещество — модификатор молекулярной массы, применение известного устройства связано с большими погрешностями, обусловленными совместным влиянием И как концентрации полимера в растворе, так и его молекулярных параметров HB выходные сигналы многокапиллярного вискоэиметра. Таким образом, недостатком известного устройства является низкая точность регулирования степени конверсии и молекулярной массы полимери эата.

Uem ю изобретения является повьппение точности регулирования степени конверсии мономера и молекулярной массы полимера.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического регулирования процесса рестворной полимеризации, содержащее автоматические регуляторы подачи исходной реакционной смеси, каталитического комплекса и модификатора молекулярной массы, а, также многокепиллярный вискозиметр полимериэата постоянного расхода, снабже- З но датчиком температуры, установленным на линии подачи полимеризата в многокапиллярный вискозиметр, который содержит межкепиллярные входные и выход40 ные камеры, а также четыре капилляра одинакового внутреннего диаметра, включен ных при помощи указанных камер парелн цельно двумя ветвями и попарно: короткий - длинный, длинный - короткий, сумма-:

45 тором и двумя дифманометрическими пре-. образователями подключенными к входу: один — к короткому капилляру, другой к меж» капнллярнь",м камерам, а по выходу - к сумматору, датчиком состава реакционной смеси и блоком стабилизации конвер- сии, соединенным по входу с сумматором и датчиком состава исходнвй реакционной смеси, а lIo выходу «с регулятором подачи каталитического комплекса, и 6zoком вычисления молекулярной массы, соединенным по azoay с сумматором, датчиком температуры и дифманометрическим преобразователем, подипоченным

6 4 к межкапиллярным камерам, а по выходу - с регулятором подачи модификатора молекулярной массы.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для автоматического управления процессом растворной полимеризации.

CxeMq содержит полимериэеционный аппарат 1, куда подается: исходная реакционная смесь, налинии которой имеется контур стабилизации расхода, включакеций датчик 2, автоматический регулятор 3, регулирующий клапан 4; каталитический комплекс со своим контуром стабилизации расхода, включающим датчик расхода 5, автоматический регулятор

6, регулирующий клапан 7; модификатор молекулярной массы, на линии подачи которого в полимериэационный аппарат

1 собран также контур стабилизации paqхода, включающий датчик расхода 8, автоматический регулятор 9 и регулирующий клепан 10.

На линии выхода полимериэата из . аппарате 1 установлен многокапиллярный вискозиметр постоянного расхода с заатчиком постоянного расхода 11, «первичными преобразователями абсолютной и эффективной вязкости, выполненными в виде параллельного соединения последовательно соединенных при помощи межкапиллирной камеры 12 короткого капилляра 13 и длинного капилляра 14, и последовательно соединенных при помощи межкециллярной камеры 1 5 длинного

16 и короткого 17 капилляров. Параллельное соединение этих пар капилляров выполнено посредством входной 18 и .выходной L9 хамер. Длинные и короткие капилляры одинакового внутреннего диаметра имеют в каждой паре противоположное расположение, при этом их ! дииныимеютсооношение 1:2. К межкапиллярным камерам 12 и 15 подключен дифманометрический преобразователь

20, а к короткому капилляру 17 подклю чен дифманометрический преобразователь 21, причем эти дифманометрические преобразователи имеют одинаковый предельный перепад давления. Выходы обоих дифманометрических преобразователей 20 и 21 подключены к сумматору 22. На схеме показан также датчик температуры 23, который установлен на линии полимеризата s многокепилляриый вискоэиметр, блок стабилизации конверсии 24, датчик состава исходной реакционной смеси 25 и блок вычисле5 М44М ния молекулярной массы 26. Блок стабилизации конверсии 24 подключен по

Входу к датчику состава исходной реакционной смеси 25 и к сумматору 22, а по выходу — к регулятору 6 подачи 5 каталитического комплекса. Блок вычисления -молекулярной- массы 26, в свою очередь, подключен по входу к датчику температуры 23 полимеризата, сумматору 22 и дифманометрическому нреобразователю 20, а по выходу — к регулятору 9 подачи модификатора молекулярной массы;

Устройство работает следующим образом. и

В исходной фазе процесса некоторое количество исходной реакционной смеси (8-50 т/ч) поступает в полимеризационный аппарат 1. Для нормального протекания технологического процесса полимери- 20 зации в аппарат 1 поступает также каталитический комплекс (20-230 л/ч) и водород (2-10 нм /r), применяемый в

3 в качестве модификатора модекулярной массы.. Расход реакционной смеси поддерживается постоянным контуром ста; билизации расхода (датчик расхода 2, автоматический регулятор 3 .и регулирующий клапан 4). Необходимые значения расходов каталитического комплекса и 30 модификатора молекулярной массы поддерживаются s соответствии с нормами технологического регламента соответствующими локальными контурами стабилизации. Полимеризат с выхода полимери- 55 зационного аппарата 1 цри помощи задатчика постоянного расхода 11 прокачивается через многокапиллярный вискоэиметр, где определяются его вязкост ные свойства.

Ю

Выходной сигнал дифманометрического преобразователя 20, подключенного к межкацилляриым камерам 12 и 15 многокапиллярного вискозиметра постоянного расхода, пропорционален абсолютной

45, вязкости среды при соответствующей скорости сдвига, определяемой соотношением производительности задатчика постоянного расхода и внутренним диаметром. применяемых капилляров. Причем, ввиду того, что в многокапиллярном вискозиметре все капилляры имеют однаковый внутренний диаметр и включены в мостовую схему, на результат определения абсолк гной вязкости не влияет поправка на вхрдовые эффекты и на кинетическую энергию, характерные для капилляпных вискозиметров.

С другой стороны, выходной Сигнал дифманометричес кого преобразователя

21, подключенного к межкапиллярной камере 15 и выходной камере 19, т. е. к короткому капилляру 17, пропорционален эффективюэй вязкости при той же скорости сдвига. В этом случае результат измерения эффективной вязкости искажается за счет влияния yKaeaHHhlx неконтролируемых поправок. Выходные сигналы дифманометрических преобразователей 20 .и. 21 поступают на ar.îä сумматора 22, который обрабатывает поступаю шие на его вход сигналы по формуле

C = a (Р„„-a ) + в, (1} где ЬР - перепад давления в межка .. . пиллярных камерах;4

ЬР— перепад давления на корот ком капилляре3 а, в — постоянные коэффициенты.

При этом выходной сигнал сумматора представляет собой концентрацию полимера в растворе, и в результате соотношения данных и коротких капилляров

2:1 он не зависит от вязкости контролиР уемой среды, и, естественно, от молекулярных параметров каучука. Выходной сигнал сумматора поступает далее на

6поК 24 стабилизации конверсии, кото.рый также связан с датчиком 25 состава исходной реакционной смеси. На основе поступающей информации, в блоке

24 стабилизации конверсии определяясь ся значение конверсии, и сигнал, пропорциональный расходу каталитического комплекса, необходимого для достижения заданной, конверсии, поступает как задание регулятору 6 контура стабили-. зации расхода каталитического комплекса. Регулятор 6 отрабатывает задание по расходу каталитического комплекса, и в полимеризационный аппарат I начинает поступать такое количество комплекса, которое обеспечивает заданную степень конверсии мономера B полимер.

Информация о температуре полимеризата от датчика 23, о вязкости реакционной смеси от дифманометрическо-го преобразователя 20 и err сумматора

22 - о концентрации полимера в рмтворе. поступает на вход блока 26 опреде ленин молекулярной массы. На основании полученной информации в блоке 26 определяетсй молекулярная мюса am «epa каучука по формуле

N - Ф% bFÌ+ В„(ЬР, aPK) +

+ с,,Т, . (2) 994468 8 шение количества брака, снижение расходных коэффициентов по каталитическон- му комплексу и модификатору молекулярной массы. Это обеспечивает получение готового продукта лучшего качества с меньшими затратами исходных реагенй тов.

1. Авторское свидетельство СССР

K 466247, za, QO5 ф 27/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

М 504788, кл. С 081 2/06, 1973 (прототип) .

7 где Т - температура полимеризата;

M - молекулярная масса; а, в, c - постоянные коэффицие

При отклонении молекулярной массы

М от значения, прудусмотренного технологическим регламентом, автоматически регулятор 9 контура подачи модификато-: ра молекулярной массы изменяет в соответствукщую сторону подачу. модификатора (водорода) так, что в аппарат 1 поступает определенное количество модификатора, необходимое для получения полимера с заданной молекулярной массой.

Локальные системы стабилизации рас 5 хода каталитического комплекса и моди-. фикатора молекулярной массы поддерживают текушие значения расходов указан- ных реагентов на заданных значениях.

При отклонении качественных показате- 2й лей (концентрации полимера в растворе или конверсии и молекрирной массй каучука) от значений, предусмотренных технологическим регламентом, автоматические регуляторы 6 и 9 на основе ин- >5 формации от блока стабилизации конверсии 24 и блока вычисления молекулярной массы 26 воздействуют lIO описанным алгоритмам на процесс полимеризапии с целью компенсации указанных ЗО отклонений.

В предложенном устройстве по сравнению с известным решвнием определе ние качественных показателей процессоф поаимеризации на основе вязкостныхсвойств З5 происходит значительно точнее: блоки стабилизации конверсии и вычисления молекулярной массы используют для этих целей дополнительную информацию от датчика состава исходной реакционной смеси,,Е датчика температуры полимеризата на линии подачи в многокапиллярный вискозиметр, а также определение вязкостйас свойств полимеризата происходит с автоматическим исключением неконтролируе- 5 мых поправок на капиллярах, и в связи с этим концентрация полимера в paersope и качественные показатели определяются более достоверно.

Указанные преимущества обеспечивамг значительное повышениб точности регулирования качественных показателей получаемого полимера синтетического каузчука.

Указанное повышение точности регулирования качественных показателей технологического процесса полимеризации влечет за собой значительное уменьФормула изобретения

Устройство для автоматического рег аирования процесса растворной полимеризацни, содержащее автоматические регуляторы подачи исходной реакционной смеси, каталитического комплекса и модификатора молекулярной массы, а также многокапиллярный вискозиметр полимеризата постоянного-расхода, о т л и-, ч а ю ш е е с я тем, что,сцельюповышения точности регулирования степени конверсии мономера и молекулярной массы полимера, оно снабжено датчиком температуры, установленным на линии подачи полимеризата в многокапиллярный вискозиметр, который содержит межкапиллярные входные и выходные камеры, а также четыре капилляра одинакового Внутреннего диаметра, включенных при помощи указанных камер параллельно двуми ветвями и попарно: короткий- длинный, длинный - короткий, су -, матором и двумя дифманометрическими преобразователями, подключенными

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе по входу: один - к короткому капилляру, другой к межкапиллярным камерам, а а по выходу - к сумматору, датчиком состава реакционной смеси и блоком стабилизации конверсии, соединенным ло входу с сумматором и датчиком состава реакционной смеси, а по выходу — с регулятором подачи каталитического комплекса и бпоком вычисления молекулярной массы, соединенным по входу с сумматором, датчиком температуры и днфманомеч рическим преобразователем, подкиюченным к межкапиллярным камерам, а по выходу - с регулятором подачи модификатора молекулярной массы.

9944М

Заказ 548/3

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. Проектнаа, 4

Составитель В. Шувалов

Редактор С. Тимскина Техред Я,Тапер Корректор О. Билак