Способ управления процессом сополимеризации этилена с альфа-олефинами и несопряженными диенами Советский патент 1983 года по МПК C08F210/18 G05D27/00 

Изобретение относится к управлению непрерывными химичес сими процес сами, в частности к управлению процессами сополимериэации этилена с альфа-олефинами и нссопряженными ди нами, например этилиденнорборненом или дициклопентадиеном (далее - диены) , и может бить использовано в производстве синтетического каучука различных марок в химической и нефтехимической промышленности. Известен способ управления процессом сополимеризации этилена с альфа-олефинами, заключающийся в изменении соотношения мономеров в реакционной смеси, подаваемой в реа ционную зону, при из..:енении температуры в этой зоне ij . Недостатком этого способа является невысокая точность регулирования вязкости по Куни полимера. Это обусловлено тем, что изменение расхода шихты, а следовательно, пребывания реакционгюй смеси в реак торе постоянного объема данным способом не учитывается. Изменение вре мени пребывания реакционной смеси в реакторе изменяет как конверсию, так и вязкость по Муни полимера. Вследствие этого вязкость по Муни полимера колеблется в широких пределах . Наиболее близким к изобретению по технической сущности явдяется способ управлент.я процессом сополимеризации этилена с альфа-олефинами и несопряженными диенами в реакторе, заключаю щийся в стабилизации соотношения кон центраций этилена и водорода в реакционной смеси на выходе реактора изменением расхода водорода 2 . ° Соотношение этилена и водорода н выходе реактора является косвенным п казателем качества полимера, например точки плавления (индекса распла ва) ггродукта. Недостатком известного способа я ляется невысокая точность стабилиза ции вязкости по MyНи полимера, поскольку расход шихты на реактор или пребывания реакционной массы в реакторе не учитывается. Характерными особенностями процесса сополимеризации этилена с аль олефинами и несопряженным - диенами является то, что реакционная активность мономеров различна (на;-больше активностью обладает этилен), рост значения вязкости по Муни полимера в реакторе находится в прямой завис мости от времени пребывания реакцио ной смеси в реакторе, наибольшее зн чение вязкости по Муни полимера при всех прочих равных условиях реакции сополимеризации достигается при малых расходах игихты, т .е . при больших значе ниях времени пребывания реакционной массы в реакторе. Кроме того, существует выну)кденная необходимость изменения расхода шихты (производительности) , связанная с обеспеченностью сырьем, работой предыдущих и последующих стадий производства и переходом на выпуск разных марок каучука. Строга; стабилизация соотношения этилена и водорода в реакционной смеси на выходе реактора на заданном постоянном значении без корректировки его по рас:ходу шихты является одной из причин колебаний вязкости по Муни полимера Е- широком диапазоне. Целью изобретения является повышение точности стабилизации вязкости по Муни полимера. Эта цель достигается тем, что согласно способу управления процессом сополимеризации этилена с альфа-олефинами и несопряженнымй диенами в реакторе, заключающемуся в стабилизации соотношения концентраций этилена и водорода в реакционной смеси на выходе реактора изменением расхода водорода, корректируют соотношение концентраций этилена и водорода в реакционной смеси на выходе реактора по расходу исходной шихты, при этом указанное соотношение увеличивают при увеличении расхода исходной шихты путем уменьшения расхода водорода и уменьшают это соотношение при уменьи;ении расхсзда шихты путем увеличения расхода водорода. Такой прием учитывает по расходу шихты на редактор время пребывания реакционной массы в реакторе и способствует пов -1шению точности стабилизации вязкости по Муни полимера при работе реактора на различных нагрузках , На чертеже представлена блок-схема, с помои1ью которой реализуется способ управления процессом сополимеризации этилена с альфа-олефинами и несопряженными диенами. Злок-схема включает холодильник 1 шихты, реактор 2, контур регулирования расхода этилена, включающий датчик 3 расхода, регулятор 4 и клапан 5, KOHiyp регулирования пропилена, включающий датчик 6 расхода, регулятор 7 и клапан 8, контур регулирования расхода диена, включающий датчик 9 расхода, регулятор 10 и клапан 11, контур регулирования расхода растворителя, включающий датчик 12 расхода, регулятор 13 и клапан 14, контур регулирования расхода сокаталйзатора, включающий датчик 15 расхода, регулятор 16 и клапан 17, контур регулирования расхода катализатора, включающий датчик 18 расхода, регулятор 19 и клапан 20, датчик 21 расхода шйхты, блок 22 коррекции соот ношения, датчик 23 концентрации этилена и водорода, блок 24 соотношени этилена и водорода, регулятор 25 со отношения этилена и вдорода и контур регулирования расхода водорода, включающий датчик 26 расхода, регулятор 27 и клапан 28, Предлагаемый способ управления осуществляется следующим образом. Захоложенную в холодильнике 1 шихту, включающую этилен, пропилен, диен, растворитель, сокатализатор и водород, подают в реактор 2, где под воздействием температуры и комп нентов катализатора осуществляют по меризацию мономеров. Расход катализатора в реактор 2 подают по отдель ному трубопроводу. Расход этилена, стабилизируют регулятором 4, получающим информацию от-датчика 3 и воздействующим на кл пан 5. Расход пропилена стабилизируют регулятором 7, получающим информаци от датчика 6 и воздействующим на кл пан 8. Расход диена стабилизируют регулятором 10, получающим информацию от датчика 9 и воздействующим на кл пан 11. Расход растворителя стабилизиру ют регулятором 13, получающим инфор мацию от датчика 12 и воздействующим на клапан 14. Расход сокатализатора стабилизируют регулятором 16, получающим информацию от датчика 15 и воздейству щим на клапан 17. Расход катализатора стабилизирую регулятором 19, получающим информацию от датчика 18 и воздействующим клапан 20. Расход этилена является ведущим, потоком, расходы пропилена, диена, растворителя, катализатора являются ведомыми потоками, их подают в постоянном весовом соотношении к расходу этиле«а. Информацию от датчика 3 расхода этилена в качестве задания подают на регуляторы 7, 10, 13 и 19 расходов пропилена, диена, растворителя и катализатора соответ ственно. Расход сокатализатора пода

Показатели

48,5 46,5

45

То же, с учетом

41

40 расхода шихты, ед.

Значения показателей

42

41

45,5

38,5 39,5

38,5 40

41,5 40,5 39

40,5 в постоянном весовом соотношении к расходу катализатора. Информацию от датчиса 18 расхода катализатора в качестве задания подают на регулятор 16 расхода сокатализатора. Производительность (нагрузку) реактора устанавливают вручную путем изменения задания регулятору 4 расхода этилена. Расход шихты на входе в реактор 1 контролируют датчиком 21, передающим информацию через блок 22 коррекции соотношения регулятору 25 соотношения этилена и водорода. Вязкость по Муни полимера на выходе реактора определяют по косвенному показателю - соотношение этилена и водорода на выходе реакционной смеси из реактора. Концентрацию этилена и водорода на выходе реактора контролируют датчиком 23, например хроматографом, передающим информацию через блок 24 соотношения этилена к водороду регулятору 25 соотношения этилена и водорода. Регулятор 25 является типовым ПИ-регулятором, получающим информацию от блока 22 коррекции соотношения и от блока 24 соотношения этилена и водорода и воздействующим на задание регулятору 27 расхода водорода. Расход водорода регулируется регулятором 27, получающим информацию от датчика 26 и регулятора 25 и воздействующиги на клапан 28. Температуру и давление в реакторе 2 и температуру шихты в холодильнике 1 стабилизируют известным способом. Таким образом учитывая расход шихты (нагрузку) на реактор (время пребывания реакционной массы в реакторе) и корред тируя при этом соотношение этилена и водорода в реакционной смеси на выходе реактора изменением расхода водорода, повышают точность стабилизации вязкости по Муни полимера. Данные, полученные путем,вычисления значения вязкости по Муни без учета и с учетом изменения расхода шихты на реактор, даны в таблице.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СОПОЛШЕРИЗАЦИИ ЭТИЛЕНА С АЛЬФА-ОЛЕФИНАМИ -И НЕСОПРЯЖЕННЫМИ ДИЕНАМИ в реакторе, заключающийся в стабилиза дни соотношения концентраций этилена и водорода в реакционной смеси на выходе- реактора изменением расхода водорода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации вязкости по Муни поли-мера, корректируют соотношение концентраций этилена и водорода в реакцирнной смеси на выходе реактора по расходу исходной шихты, при этом указанное соотношение увеличивают при увеличении расхода исходной шихты путем уменьшения расхода водорода и уменьшают это соотношение при умень шении расхода шихты путем увеличения расхода водорода.

Как видно из данных таблицы значение вязкости по Муни при управлении 5

процессом без учета расхода шихты находится в диапазоне 38,5-48,5 ед.,

Т.е. отклонение от среднего значения 43,5 ед. составляет i5 ед., тогда как при управлении процессом с учетом расхода шихты отклонение эязкости по составляет 11,5 ед. от среднего ( заданного; его значения ,равного 40 ед.

Предварительная оценка эффективности предлагаемого способа управлеВодород

Пропи/ген

Аиен

Растворитель

Сонатамзат ор

Катализато

ния процессом сополимериэации этилена с альфа-олефинами и диенами показывает, что в связи со значительным повышением точности стабилизации вязкости по Муни полимера снижаются расходные HOpfSj на тонну каучука по пропилену на 2 кг, а по диену - на 0,5кг.