Способ регулирования процесса эмульсионной полимеризации Советский патент 1984 года по МПК C08F2/22 G05D27/00 

Изобретение относится к способам регулирования процессов эмульсионной полимеризации л может быть использовано в промьшшенности синтети ческого каучука. Известен способ управления проце сом низкотемпературной полимеризации дивинила со стиролом, состояпшй в р гулировании температуры процесса в зависиг« сти от концентрации полимерte)ix частиц на выходе третьего полимеризатора батареи 11. Однако этот способ не учитывает изменение качества образовавшегося полимера. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и базовым объектом является способ регулирования процесса эмульсионной полимеризации в батарее последовательно уста новленных полимеризаторов при подаче ини1 №1атора и активатора в порвый полимеризатор, заключающийся в изменении подачи инициатора в зависимости от конверсии мономера в головной части батареи с коррекцией по концентрации примесей в шихте 12 Однако этот способ не обеспечивает высокую производительность бат реи из-за неоперативного управления процессом. Это объясняется тем, что известный способ не учитывает качественный показатель полимера или параметр, косвенно характеризующий его. Кроме того, известный способ характеризуется ограниченными возможностями в отношении уменьшения диапазона гюлекулярно-массового распределения полимера из-за наличия малого числа управляющих воздействий . Цель изобретения - уменьшение диа пазона молекулярно-массового распределения (MMPI полимера и увеличение производительности батареи. Поставленная цепь достигается тем, что согласно способу регулирования процесса эмульсионной полимери йации в батарее последовательно уст новленных полимеризаторов при подаче инициатора и активатора в первый полимеризатор, заключающемуся в изме нении подачи инициатора в зависимос ти от конверсии мономера в головной части батареи с коррекцией по концентрации примесей в шихте, определяют концентрацию нераспавшегося инициатора на выходе второго полимер затора батареи и при ее уменьшении величивают температуру во всех послеунщих полимеризаторах батареи, а ри увеличении - часть активатора подают в прямо пропорциональной зависимости на вход третьего полимеризатора батареи. Сущность способа заключается в следующем. Активатор взаимодействует с инициатором и ускоряет его распад, что приводит к образованию свободных радикалов. Количество образовавшихся свободных радикалов определяет число полимерных частиц. Начальная стадия реакции полимеризации - образование полимерных частиц - определяет дальнейший характер полимеризации. От нее зависит как производительность полимеризационной батареи, так и молекулярномассовое распределение (.ММР) продукта. Образование полимерных частиц происходит практически только в первых трех полимеризаторах батареи. В связи с этим в качестве регулируемой величины берется концентрация нераспавшегося инициатора на выходе второго полимеризатора батареи. Это оперативность управления, а следовательно производительность и качественияе показатели процесса. Уменьшение концентрации нераспавшегося инициатора на выходе второго полимеризатора батареи по сравнению с HOhmHanoM приводит к увеличению числа полимерных частиц, образовавшихся в первых двух полимеризаторах. Вследствие этого уменьшается доля высокомолекулярных полимерных цепей, что смещает пик ММР в левую сторону, в результате чего ухудшается качество выходного продукта. Для повьпиения однородности полимерных цепей увеличивают температуры во всех последующих полимеризаторах батареи в технологически допусти1 ых пределах. Увеличение концентрации нераспавшегося инициатора на выходе второго полимеризатора батареи по сравнению с номиналом приводит к уменьшению числа полимерных частиц. При этом уменьшается производительность полимеризационной батареи и пик ММР полимера смещается в правую сто3I

рону в результате увеличения дели высокомолекулярных полимерных цепей. Для увеличения числа полимерных частиц, образовавшихся в третьем полимеризаторе батареи, часть активатора подают на вход третьего полимеризатора батареи. Количество активатора, подаваемого на вход третьего полимеризатора батареи, определяют по формуле:

,

где К - расходный коэффициент по активатору, показывающий количество активатора, которое необходимо подать на единицу веса углеводородной ШИХТБ1 (равен 0,215);

1

количество нераспавшегося

W

иниц11атора на выходе второго полимеризатора батареи.

На чертеже приведена блок-схема система управления, реализующей способ.

На схеме показаны полимеризаторы 1, 2 и 3, трубопроводы подачи эмульсии 4, углеводородной шихты 5, инициатора 6, общего активатора 7, активатора на вход батареи полимеризаторов 8, активатора на вход третьего полимеризатора батареи 9, прямого хладагента 10, обратного хладагента 11, латекса 12, чувствительный элемент 13 расхода инициатора, регулятор 14 расхода инициатора, регулирующий орган 15 на трубопроводе инициатора,чувствительшйй элемент 16 расхода общего активатора, регулятор 7 расхода общего активатора, регулирующий орган 18 на трубопроводе общего активатора, чувствительный элемент 19 расхода активатора на входе третьего полимеризатора, регулятор расхода 20 активатора на входе третьего полимеризатора, регулирующий орган 21 на трубопроводе активатора на входе третьего полимеризатора, датчик 22 температуры в полимеризаторе 1; регулятор 23 температуры в полимеризаторе I, регулирующий орган 24 на трубопроводе прямого хладагента в поли меризатор 1, датчик 25 температуры в полимеризаторе 2, регулятор 26 температуры в полимеризаторе 1, регулирующий орган 27 на трубопроводе прямого хладагента в полимеризатор 2, датчик 28 температуры в полимеризаторе 3, регулятор 29 температуры в полимеризаторе 3, регулирующий

864

орган 30 на трубопроводе прямого хладагента в полимеризатор 3, анализатор 31 конверсии мономеров, анализатор 32 концентрации примесей в

шихте, анализатор 33 концентрации нераспавшегося инициатора, элемент 34 сравнения и переключатель 35.

Способ осуществляется следукшшм .образом.

Батарея полимеризаторов на схеме условно представлена тремя полимеризаторами. По трубопроводу 4 на вход полимеризатора I подается эмульсия, состоящая изуглеводородной шихты,

инициатора, активатора, поступающих по трубопроводам 5, 6 и 8, а также водной фазы и модификатора ( на схеме не показаны. Общий активатор поступает по трубопроводу 7. Часть

активатора по трубопроводу 9 поступает на вход третьего полимеризатора батареи, остальной активатор по трубопроводу 8 на вход батареи полимеризаторов.

Для отвода выделившегося тепла реакций полимеризации в полимеризаторы I, 2 и 3 по трубопроводу 10 поступает хладагент, который после использования отводится по трубопроводу 11. Реакционная масса из батареи полимеризаторов выводится по трубопроводу I2 в отделение дегазации незаполимеризовавшнхся мономеров. Чувствительный элемент 13, регулятор 14 и регулирующий орган 15 образует контур регулирования расхода инициатора на входе батареи полимеризаторов. Чувствительный элемент 16, регулятор 17 и регулирующий орган 18 образуют контур регулирования расхода общего активатора. Соотношение между расходами инициатора и активатора поддерживается на постоянном значении при помощи регулятора 17.

Заданием для регулятора 17 является выходной сигнал чувсгвительного элемента 13, пропорциоР1апьный текущему расходу инициатора.

Чувствительный элемент 19, регулятор 20 и регулирующий орган 21 образуют контур регулирования расхода активатора на вход третьего полимеризатора батареи. Датчик 22, регулятор

23 и регулирующий орган 24 образуют контур регулирования температуры в полимеризаторе 1. Датчик 25, регулятор 26 и регулирующий орган 27

образуют контур регулирования температуры в полимеризаторе 2. Датчик 28 регулятор 29 и регулирующий орган 30 образуют контур регулиропания температуры в полимеризаторе 3. Конверсия мономеров в головной части батареи полимеризаторов измеряется анапизатором 31.

Выходной сигнал анализатора 3, пропорциональный текущей конверсии мономеров, поступает в камеру Задание регулятора 14 расхода инициатора. В камеру Коррекция регулятора 14 расхода инициатора подается выходной сигнал анализатора 32, про,порциональный концентрации примесей в шихте. Концентрация нераспавшегося инициатора на выходе второго полимеризатора батареи измеряется анализатором 33. Выходной сигнал анализатора 33, пропорциональный концентрации чераспавшегося инициатора постпает в элемент сравнения 34, где сравнивается с номинальным значением При изменении выходного сигнала элемента 34 сравнения в меньшую сторону переключатель 35 подключает линии связи элемента 34 сравнения с регулятором 29 температуры полимеризатора 3. Регулятор 29 с воздействием на регулирующий орган 30 уменьшает расход хладагента в полимеризаторе 3 и тем самым увеличивает температуру., в полимеризаторе 3. Это

78fi6

улучшает МИР полимера. При изменении ныходиого элемента 34 сравнения в большую сторону переключатель 35 подключает элемент 34 срав5 нения к регу-пятору 20 расхода активатора на входе третьего полимеризатора батареи.

В этом случае регулятор 20 в прямо пропорциональной зависимости обес0 печивает подачу активатора на вход третьего полимеризатора батареи, что способствует образованию свободных радикалов в третьем полимеризаЬ-оре батареи. В результате увели5 ивaeтcя производительност) полимеризационной батареи.

Таким образом, часть активатора, поступающего на вход третьего полимеризатора батареи, и температура в каждом полимеризаторе батареи начиная с третьего полимеризатора, в соответствии с данным способом изменяется в зависимости от концентрации нераспавшегося инициатора, определяемого на выходе второго полимеризлтора батареи.

Использование данного технического решения В крупнотоннажном производстве синтетического каучука позволяет уменьшить диапазон ММР полимера на 15-20% и увеличить производительность полимеризационной батареи на 1,3% за счет повьппения оперативности управления процессом.

СПОСОБ РЕГУ.ПИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЭМУЛЬСИОННОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ в батарее последовательно установленных полимеризаторов при подаче -инициатора и активатора в первый полимеризатор, заключающийся в изменении подачи инициатора в зависимости от конверсии мономера в головной части батлреи с коррекцией по концентрации примесей в шихте, отличающ и и с я тем, что, с целью уменьшения диапазона молекулярно-массового распределения и уве-личения производительности батареи, определяют концентрацию нераспавшегося инициатора на выходе второго полимеризатора батареи и при ее уменьшении увеличивают температуру но всех последующих полимеризаторах батареи, а при увеличении - часть активатора подают в прямо прог1орционалг ной (Л зависимости на нход третьего полимеризатора батареи. с