Устройство для автоматического управления процессом полимеризации Советский патент 1983 года по МПК C08F2/00 G05D27/00 

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления оцессом полимеризации и может найти применение в химической и нефтехимической промьшшенности при получении синтетических каучуков.

. Известно устройство для автоматического управления процессом полимеризации, содержащее датчики расхода реакционной массы, блок определения скорости реакции, соединенный сдатчиками расхода, датчик температуры в реакторе и блок сравнения, связанный выходом с первым входом регулятора.расхода, второй вхрд и выход которого подключены соответственно к датчику расхода и исполнительному элементу на линии подачи катализатора в реактор, датчики температуры и давления на трубопроводе для подачи мономера в реактор, дат- чик давления в реакторе и блок коррекции , выход которого соединен с входом блока сравнений, а пять его входов подключены соответственно -к ;выходу блока определения скорости реакции, к датчикам температуры и давления на трубопроводе для подачи мономера в реактор и к датчикам температуры и давления в реакторе tlj.

Недостатком известного устройства является недостаточная точность авто матического регулирования вязкости и пластичности полимера, так как в устройстве не предусмотрен замер вязкости реакционной смеси, а также других промежуточных параметров процесса полимеризш1ии, проводимого в каскаде реакторов.

Известно также устройство для автоматического управления процессом полимеризации, содержащее датчики расхода шихты в первый и второй реакторы полимеризационной батареи, соответствующие р егуляторы и исполнительные механизмы, контуры стабилизации расходов компонентов каталитического комплекса, датчики вязкости по Муни, установленные после первого, третьего и пятого реакторов батареи, которые связаны через регуляторы, вьодакедие рекомендуемые значения вязкости по Муни после пятого и третьего реакторов, с ре улятором стабилизации вязкости по Муки после первого реактора 23.

Недостатком известного устройства является низкая точность автоматического регулирования вязкости по Мунд, полимера, так как датчик вязкости по Муни установлен после третьего реактора, в то время как шихта поступает на вход первого и второго реакторов, что значительно увеличивает запаздывание. Не предусмотрена также возможность автоматического измерения

подачи второго компонента каталитического комплекса.

Наиболее близким по технической

сущности и базовым объектом к предлагаемому является устройство для

автоматического управления процессом полимеризации, содержащее датчики

расхода исходной реакционной смеси и компонентов катализатора, регуляторы и исполнительныемеханизмы на

трубойроводах для подачи компонентов катализатора и реакционной смеси в первый реактор полимеризации батареи, а также капиллярный вискозиметр постоянного расхода, установленный после первого реактора и

снабженный дифманометрическими преобразователями, соединенными с регуляторами подачи компонентов катализатора Гз 1.

0 Недостатком известного устройства является низкая точность автоматического регулирования вязкости по Муни и пластичности полимера, так как устройство не предусматривает

5 измерение и стабилизацию динамической вязкости полимеризата и концентрации полимера в растворе. В устройстве измеряют эффективную вязкость полимеризата при двух ( или более) скоQ ростях сдвига, на которые влияют

как молекулярный, вес, так и концентрация полимера в растворе.

Целью изобретения является повышение точности автоматического регулирования йязкости по Муни и пластичности полимера.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического .

управления процессом полимеризации, 0 содержащее датчики исходной реак-.

ционной смеси и компонентов катализатора, регуляторы и исполнительные механизма на трубопроводах для подачи компонентов катализатора и реакционной смеси в первый реактор полимеризационйой батареи, а также капиллярный вискозиметр постоянного расхода, установленный,после первого реактсфа h снабженный дифманометрическими преобразователями, соединенными с регуляторами подачи компонентов катализатора, дополнительно снабжено капиллярными вискозиметрами постоянного расхода после второго и последнего реакторов с дифманомет5 рическими преобразователями, сумматорами, соединенными с дифманометрическими преобразователями вискозиметров ПОСЛ0 первого и второго реакторов соответственно, управляющим

0 - блоком, выход которого соединен с регуляторами расхода компонентов катализатора, а вход - с сумматоре и дифманомет1 ическим преобразователем вискозиметра на выходе первого

5 реактора, блоком коррекции, выход

которого соединен с управляющим блоком, а вход - с.сумматором и дифманометрическим преобразователем вискозиметра после второго реактора и блоком определения качественных показателей попимеризата, выход которого соединен с блЬком коррекции, а вход - с дифманометрическими преобразователями вискозиметра после последнего реактора, причем вискозиЫетры после первого и второго реакторов состоят из первичных преобразователей абсолютной и эффективной вязкости, а вискозиметр после последнего реактора - рз двух первичных преобразователей абсолютной вязкости.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

На схеме показана полимеризационНс1я батарея, состоящая из пяти последовательно соединенных реакторов 1-5, В первый реактор 1 поступает исходная реакционная смесь и компоненты катализатора. Часть исходной реакционной смеси (до 40%).подается во второй реактор 2. Устройство для автоматического управления процессом полимеризащии содержит датчик б расхода исходной реакционной смеси в первый реактор 1, регулятор 7 расхода клапан 8 на трубопроводе для подачи исходной реакционной смеси в первый реактор 1, датчик 9 расхода исходной реакционной смеси во второй реактор 2, регулятор 10 расхода, клапан 11на труб(Эпроводе для подачи реакционной смедл второй ре- актор 2, два койтура стабилизацшг расхода компонентов каталитического комплекса в первый пр ходу процесса реактор 1, включаюаде в себя датчик 12 расхода/ регулятор 13, клацан 14 на трубопроводе для подачи первогЬ компонента катализатора и датчик 15 расхода, регулятор 16 и клапан 17 на трубопроводе для. подачи второго компонента катализатора. После первого прлим1зриз ационного реактора 1 устаномен капиллярный вискозиметр с эада1№ иком 18 постоянного расхода, причем капиллярный вискозиметр включает входную 19 и выходную 20 камеры, межкапиллярныё камеры 21 и. 22/ . а также короткие 23 и 24, и длинные 25 и 26 капилляры с противоположным расположением длинных и коротких капилляров в параллельном соединении пар длинных и .коротких капилляров одинакового внутреннего диаметра.

К межкапиллярным камерам 21 и 22 подключен дифманометрический npeoisразователь 27, а к межкапиллярной камере 22 и выходной камере 20 подг ключен дифманометрический преобразователь 28, Выходы дифманометрических преобразователей 27 и 28 подключены

к сумматору 29, а выходы сумматора 29 и дифманометрическогх) преобразо- . .вателя 27 подключены к управляющему блоку 30 расчета и выдачи управляющего воздействия, к которому подключены датчик 15 расхода второго компонента катализатора, датчик 12 расхода первого компонента катализатора, датчик 6 и 9 расхода исходной реакционной смеси в полимерйзационные 0 реакторы 1 и 2. После реактора 2 установлены также капиллярный вискозиметр, содержащий задатчик 31 постоянного расхода, входную 32 и выходную 33 камеЕИ, короткие 34,35 и

5 длинные 36, 37 капилляры, соединенные при помощи межкапиллярных камер 38 и 39 в мостовую схему с противоположным расположением длинных и коротких капилляров одинакового

Q внутреннего диаметра. К межкапиллярг ным камерам 38 и 39 подключен дифманометрический преобразователь 40, а к межкапиллярной камере 39 и выходной камере 33 подключен дифманоC метрический преобразователь 41. Выходы диф «1анометрич.еских преобразователей 40 и 41 подключены к сумматору 42 , выход которого подключен к блоку 43 коррекции, куда подключен, .также выход дифманометрического преобразователя 40,

Мостовая схема включения капилляров один аково го внутренйего диаметра, но различной длины- с противоположным расположением длинных и ко

5 :ротких капилляров обеспечивает измерение абсолютной вязкости (перепад давления в межкапиллярных камерах). и одно-временно измерение эффективной вязкости, пропорциональной рере0 паду давления на капилляре.

Таким образом, мостовые схемы капиллярных вискозиметров, установленных после первого {реактора 1 и второго реактора 2, содержат -по одному первичному преобразователю абсолютной вязкости и по одному первичному преобразователю эффективной вязкости.

Разность этих вязкостей, измеренjjtux одной и той же скорости сдвига, п{ опорционапьна концентрации полимера в растворе.

Предлагаемое устройство для автоматического управления процессом полимеризации содержит также капиллярный вискозиметр, установленный после последнего реактора 5 полимеризациг: онной бэтареи. Вискозиметр включает в себя задатчик 44 постоянного расхода, входную 45 и выходную 46 камеры, межкапиллярные камеры 47-51, длинные капилляры 52, 53 и короткие капилляры 54, 55 большего диаметра, длинные капилляры 56, 57 и короткие

капилляры 58, 59 меньшего диаметра. k межкапиллярным камерам 47 и 48 подключен дифманометрический преобразователь 60, а к межкапиллярным камерам 50, 51 подключен дифманомет рический преобразователь 61. Выходы дифманометрических преобразователей 60 и 61 подключены к блоку 62 определения качественных показателей по лимеризата. Выход блока 62 определения качественных показателей соединен с блоком 43 коррекции. Виско зиметр , установленный после последнего реактора 5, представляет собой два первичных преобразователя абсолютной вязкости, работающих при дву различных скоростях сдвига. Устройство для автоматического у |равления процессом полимеризации ра ботает следующим образом. В нормальных условиях 60% исходной реакционной смеси поступает в первый реактор 1, а 40% этой же смеси поступает во второй реактор 2 Компоненты каталитического комплекса в расчете на весь манометр посту пают в первый реактор 1 полймеризационной батареи. Задатчик 18 постоянного расхода капиллярного вискози метра, установленного после реактора 1, подает полимеризат в систему капилляров, где определяется абсолютная и эффективная вязкость полимеризата при одной и той же скорости сдвига. Выходной сигнал дифманометрического преобразователя 27 (ц пропорционален величине абсолютной вязкости, а выходной сигнал дифма-г нометрического преобразователя 28 ( /и. ) пропорционален величине эффективной вязкости. Сумматор 29 определяет разность между этими величинами (CJ,), которая, как показали многочисленные исследования, пропор циональна содержанию полимера в рас воре . Информация о величине абсолютной вязкости полимеризата и содержании полимера в нем, а также о величине расхода исходной реакционной смеси в. реакторы 1 и 2 от их датчиков 6 и 9 и величине расхода компонентов каталитического комплекса от датчиков 12 и 15 поступает на управляющий блок 30 определения и выдачи управляющих воздействий. В блоке 30 определяется необходимый расход компо нентов каталитического комплекса. Q ((,.Q, 1 t ( где G, Grtrt. (н 2и начальное значение расходов компонентов после реактора ; С - сигнал от сумматора 29, пропорциональный концентрации полимера после реактора 1; -сигнал от дифманометрического преобразователя 27, пропорциональный абсолютной вязкости полимеризата после реактора Ij -постоянные коэффициенты. Выходные сигналы блока 30 поступают в камеры задания регуляторов .. 13 и 16 расхода компонентов катализатора. Таким образом, на выходе реактора i получают полимеризат с ,заданными значениями абсолютной вязкости и концентрации полимера, что обеспечивает получение готового продукта с заранее определенными качественными показателями и свойствами. Капиллярный вискозиметр, установленный после реактора 2, определяет абсолютную вязкость полимеризата на выходе из реактора. В этом реакторе /в зтупает в реакцию вся исходная шИхта. Выходные сигНсШ } дифманометрического преобразователя 40 ( d) ч сумматора 42 (Cj)поступают на блок 43 коррекции. Блок 43 связан также с блоком 62 определения качественных показателей, на вход которого поступают сигналы от дифманометрических преобразователей 60 и 61., выходные сигналы которых пропорциональны величинам абсолютной вязкости полимеризата при двух различных скоростях сдвига. Блок 43 коррекции на основании информации о качественных показателях, а также о величинах абсолютной вязкости полимеризата и концентрации полимера в растворе после реактора 2 определяет величины заданных значений абсолютной вязкости полимеризата и концентрации полимера в полимеризате после реакторов 1 и 2 Ч/Чзн (-) (() j ,r ((Л) V-S3H No где/tg I начальное, задан- 5 1H 23 Hoe и текущее значения сигналaОТ дифманометричёско. . го. преобразоватепя 27, пропорциональ- ю ного абсолютной вязкости полнмеризата после первого реактора 1 начальное, заданное 15 и текущее значения сигнала от дифманометрического преобразователя 40 пропорционального 20 абсолютной вязкости полймеризата после второго реактора 2; -начальное, задан- 25 С 23 С2 ное и текущее 3на- чения сигнала от. сумматора 29, пропорционального концентрации попимё ра 30 в полимери 3 ате после первого реактора 1; С2 -начальное, задан- ное и текущее значения сигнала от сумматора 42, пропорционального концентрации полимера в полимеризате пос- 40 ле второго реактора 2; К 5, Kg 5 6 -постоянные коэффи Э lO циенты; -текущее и заданное 5 fi, -5 значения вязкости по Муни полимера по в тя I ст хо ти ре но су то ни По ве к во лу ши ра 1 до на вшходе полимеризационной батареи;Cj,r тек}щее и заданное значения концентрации полимера в попимеризате на выходе полимеризационной батареи. Вязкость по Муни и концентрация лимера в попи1яеризате определяются блоке 62 по следующим зависимосм: ,и., Ч еч:лР Ъ2ЧАР,. постоянные коэф i 3 фициенты ; 2 ®3 значение сигнала от дифмаиометрического преобрйзователя 60/ значение сигнала от дифманометрического преобразователя 61. Испытания предложенного устройа прошли успешно. Оно показ ало ошие эксплуатационные характериси. Значительно повышается точность улирования по сравнению с контрольбатареей, которая управлялась ествующими средствами. Повышение ности автоматического регулировавязкости по Муни и пластичности имера обеспечило возможность проения процесса в у словиях, близких птимальным. При этом расход перго компонента катализатора для Поения одной тонны полимера уменься с 2,7 кг до .2,S кг, .ё сход мономера : для получения т .полимера снизился с 1020 кг 1019,5 кг.

5 56 SS

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ , содержащее датчики расхода исходной реакционной смеси и компонентов катализатора, регуляторы и исполнительные механизма на трубо- проводах для подачи компонентов катализатора и реакционной смеси в первый реактор полимерйзационной батареи, а также капиллярный вискоздметр по- стоянного расхода,установленный после первого реактора и снабженный дифманометрическими преобразователями, соединенными с регуляторами подачи компонентов катализатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности автоматического ;регулирования вязкости по Муни и пластичности полимера, оно снабжено капиллярными вискозиметрами постоянного расхода после второго и последнего реакторов с дифманометрическими преобразователями, сумматорами, соединенными с дифманометрическими преобразователями вискозиметров после первого и второго реакторов соответственно, управляющим блоком, выход которого соединен с регулятсэрами расхода компонентов катализатора, а вход - с сумматором и дифманометрическим преобразователем вискозиметра на выходе первого реактора, -блоком коррекции, выход которого соединен с управляющим блоком, а вход S с сумматором и дифманометрическим преобразователем вискозиметра после второго реактора, и блоком определения качественных показателей полимеризата, выход которого соединен с С блоком коррекции, а вход - с дифманометрическими преобразователями эискозиметра после последнего реактера, причем вискозиметры после первого и второго реакторов состоят из первичных преобразователей абсолютной оо и эффективней вязкости, а вискози метр после последнего реактора 4ib из двухПервичных преобразователей 4 абсолютной вязкости. 00

Шихтй

3

hJJ

35