Способ регулирования процесса растворной полимеризации изопрена Советский патент 1988 года по МПК C08F136/08 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматизации процесса полимеризации изопрена и может быть использовано в производстве синтетического изопреново- to каучука, в химической и нефтехими- меской П15омьпиленности.

Целью изобретения является сннже- цке энергозатрат на захолаживание .На фиг. 1 представлена зависимость температуры Т общего потока с(1их-ты перед батареями реакторов от . Соотношения потоков шихты А (A G:/ZG, G - расход потока шихты через :(.-в батарею реакторов; 2lG - сумма ifiOToKOB шихты через все батареи ре- кторов); на фиг. 2 - схема системы управления, реализующая способ.

В соответствии с предлагаемым рпособом качество полимера (вязкость fio Мунн) регулируют изменением темпе- jjaTypbi общего потока шихты перед батареями реакторов изменением подачи Х1 адагента. При этом увеличение доли потока шихты, подаваемого в одну из батарей, приводит к уменьшению среднего времени пребывания шихты в этой батарее и к увеличеншо вязкости по Нуни полимера этой батареи. Кроме того, увеличивается среднее время пре- Вывания в остальных батареях, т.е. уменьшается вязкость по Муни на вько- |де этгос батарей. Это приводит к экст- |ремальной зависимости (фиг, 1) темпе{изтуры Т от соотношения потоков шихты А при стабилизации вязкости по Му- 1ни полимера.

Из зависимости следует, что максимальная температура, обеспечивающая минимальные энергозатраты на захолаживание шихты, достигается при или , а это возможно если С будет равно ZG или нулю. В реальных условиях производства это приводит к необходимости наибольшей или наи«1енлэшей загрузки одной ИЗ батарей реакторов.

Система управления (фиг. 2) содержит полимеризационные реакторы 1-6,

трубопровод 7 подачи шихты на полимеризацию, холодильник 8 и трубопровод 9 подачи хладагента, клапан 10 на трубопроводе 9 подачи хладагента в холодильник 8, датчик 11 температуры шкх- ты, смеситель 12, датчик 13 вязкости по Муни потока полим:е.ра после смесителя 12, регулятор 14 подачи хладагента, управляющую .вычислительную машину... (УМВ) 15, датчики 16 - 18 расхода ших,5

с

0

S

0 5 0

0 з

0

5

ты на каждой батарее соответственно, датчики 19-21 давления на выходе каждой батареи соответственно, клапаны 22-24 на трубопроводах подачи шихты на батареи, датчики 25-27 концентрации полимера после первого реактора каждой батареи, регуляторы 28-30 и регулирующие клапаны 31-33 подачи катализатора Б батареи реакторов соответственно, трубопровод 34 подачи катализатора.

Схема работает следующим образом-.

По трубопроводу 7 подается в реакторы 1,3,5 охлажденная в холодильнике 8 шихта. Хладагент поступает в холодильник 8 по трубопроводу 9 и подача его регулируется с помощью ре- гулятора 14 и клапана 10 в зависимости от температуры шихты, измеряемой датчиком 11, На входах в первые ре- . акторы 1,3,5 батарей с помощью датчиков 16-1Й расхода соответственно измеряется расход шихты, поступающей в батареи реакторов. Информация от датчиков 16 - 18 расхода поступает на УВМ 15. По трубопроводу 34 подается катализатор в батареи, расход которого регулИ15уется с помощью регуляторов 28-30 и клапанов 31-33 в зависимости от концентрации полимера, измеряемой после.первого реактора датчиками 25-27 в каждой батарее соответственно. На выходе батарей с помощью датчиков 19-21 давления измеряются давления на батареях, значения которых поступают на УВМ 15. Полимер на выходе всех батарей едины.м потоком поступает в смеситель 12, на выходе которого датчиком 13 измеряется вязкость по Муни полимера и стабилизируется на заданном значении регулятором 14, воздействующим на клапан 10 трубопровода расхода хладагента в холодильник 8.

Информация о суммарном расходе шихты на цех ZG;, максимально допустимые значения давлений Р/ для батарей и минимально допустимые значения расхода шихты G „ для батарей поступают на УВМ 15.

При увеличении суммарного расхода шихты на величину &УВМ 15 по данным датчиков 16-18 расхода шихты выбирают одну или несколько батарей с наибольшими расходами шихты (в последнем случае по значениям с датчиков 19-21 давлений из нескольких батарей находится батарея с меньшим давлением).

13

На клапан этой батареи подается сиг- нал с УВМ 15 на увеличение расхода шихты в эту батарею. Клапан отрывается до тех пор, пока давление Р не достигнет значения ..„„,, . Если величи

МО ч с

на Д еще не исчерпана, то задание на увеличение подачи шихты подается на клапан другой батареи с наибольши расходом и наименьшим давлением.

При уменьшении суммарного расхода шихты на цех полимеризации по данным датчиков 16-18 УВМ 15 выбирает одну или несколько батарей с наименьшими расходами шихты. На клапан батареи с большим давлением- (по показаниям датчиков 19-21) из УВМ-15 поступает команда на уменьшение расхода шихты в эту батарею до заданного для нее минимально допустимого значения расхода шихты G, . При необходимости дальнейшего уменьшения расхода шихты подобный сигнал УВМ 15 дается на клапан другой батареи с наименьшим расходом шихты.

Пример 1. Процесс полимеризаций проводят на трех параллельно работающих батареях, состоящих из каскада реакторов 1-6. По трубопроводу 7 подают в реакторы 1,3,5 охлажденную в холодильнике 8 шихту до температуры -5 С. Информация с датчика 11 о

Данные процесса полимеразиции регулировании по данному способу представлены в табл. 1,

Величина энергозатрат по данным

температуре шихты поступает на регулятор 14. Катализатор подают по трубопроводу 34, расход которого в каж- 25 наибольших расходов шихты на дую батарею регулируют с помощью регу- цех (при среднем расходе шихты

лений для батарей Р..„ 9 атм и миМО КС

5

нимально допустимых значениях расхода шихты С.„,15 т/ч для каждой батареи.

Мт1

При увеличении суммарного расхода шихты на цех на УВМ 15 выбирается батарея с наибольшим расходом шихты. При наличии двух батарей с одинаковым наибольшим расходом шихты из них вы0 бирается батарея с наименьшим давле нием и на клапан этой батареи направляется сигнал на увеличение подачи расхода шихты. При этом на УВМ 15 идет постоянное .равнение текущего

5 давле йия этой батареи с максимально допустимым. При достижении этого значения клапан прекращает увеличение расхода шихты. Дальнейшее увеличение расхода шихты осуществляется

0 при помощи клапана той батареи, которая KNteeT наибольшвд расход шихты и меньшее давление.

При уменьшении суммарного расхода шихты УВМ 15 дает команду на умень5 шение расхода шихты на батарею с наименьшим расходом шихты, а в случае, .если их две, - на батарею с наибольшим давлением..Уменьшение расхода осуще- ствляется до достижения минимально

0 допуст1- мого расхода шихты.

Данные процесса полимеразиции при регулировании по данному способу представлены в табл. 1,

Величина энергозатрат по данным

5 наибольших расходов шихты на цех (при среднем расходе шихты

Изобретение относится к способу регулирования процесса растворной полимеризации изопрена, проводимого в параллельно работающих батареях реакторов, и может быть использовано в нефтехимической промьпилеиности. Оно позволяет уменьшить энергозатраты на захолаживание шихты до 30%. Способ реализуется системой регулирования, включающей контур регулирования вязкости по Муни полимера после полимеризационных батарей изменением расхода хладагента, подаваемого в холодильник исходной шихты, а также уп.равляющую вычислительную машину (УВМ), которая рассчитывает суммарный расход шихты на все батареи реакторов и в случае повышения суммарного расхода увеличивает расход шихты на батарею реакторов с максимальным расходом шихты. При наличии нескольких батарей с максимальным расходом УВМ увеличивает расход на ту батарею, которая имеет не только максимальный расход, но и минимальное давление полимера после последнего реактора батареи, которое изменяется датчиками. Увеличение расхода производится до момента, когда вьш1еуказанное давление изменится до максимального пре,дельно допустимого значения. При уменьшении суммарного расхода УВМ уменьшает расход шихгы на ту батарею реакторов, которая имеет минимальный расход шихты, а в случае нескольких батарей с минимальным расхо дом - на ту батарею, которая имеет не только минимальный расход, но и максимальное давление. Уменьшение расхода осуществляется до того момента, когда расход шихты на батарею не достигнет минимального предельного допустимого значения. 2 ил., 2 табл. S сл 00 со ь сл

ляторов 28-30 и клапанов 31-33 соответственно. На регуляторы 28-30 поступают данные с датчиков 25-27 концентрации полимера на выходе первых реакторов . 1,3,5. На УВМ 15 поступают данные с датчиков 16-18 расхода шихты, с датчиков 19-21 давления на батареях. Информация о вязкости по Му- ни полимера поступает с датчика 13 вязкости по Муни на регулятор 14, куда попадает заданное значение Муни, равное 77 единицам, которое стабилизируют, изменяя температуру шихты.

127,5 т/ч и средней температуре ших- ты-2,6°С) составляет 181,.1х105 ккал/ч, а по данным двух наименьших рас- 40 ходов шихты на цех (при среднем расходе шихты 97,5 т/ч И средней температуре шихты -4, ГС) - 172,5x10 ккал/ч.

П р и м е р 2 (контрольньш). Регу- 45 лирование процесса полимеризации

в производстве полиизопрена осуществляют при аналогичных примеру 1 условиях и рабочем режиме.

Вязкость по Муни стабилизируют на расходом хладагента с помощью регули- QQ значении 77 единиц. При увеличении рующего клапана 10 на трубопроводе 9. вязкости по Муни увеличивают темпера- Концентрацию полимера стабилизируют туру шихты уменьшением расхода хладна уровне 9,6 мас.% в первых реакто- агента, при уменьшении вязкости умень- рах, меняя расход катализатора с по- шают температуру Шихты. При этом кон- мощью регуляторов 28-30, воздействую- с цен-трацию полимера стабилизируют так- щих на клапаны 31-33. же на значении 9,6 мас.%, изменяя

На УВМ 15 поступает информация расход катализатора. При изменении о суммарном расходе шихты на цех SIG, сум марного расхода шихты в одну или максимально допустимых значениях дав- .другую сторону перераспределение рас127,5 т/ч и средней температуре ших- ты-2,6°С) составляет 181,.1х105 ккал/ч, а по данным двух наименьших рас- ходов шихты на цех (при среднем расходе шихты 97,5 т/ч И средней температуре шихты -4, ГС) - 172,5x10 ккал/ч.

51397457

ходов шихты по батареям происходит пропорционально предыдущим значениям. Данные процесса полимеризации при регулировании по известному способу п5}едставлены в табл. 2.

; Величина энергозатрат по данным дЬух наибольших расходов шихты на цех (ри среднем расходе шихты 127,5 т/ч и| средней температуре шихты -3,6°С)) 10 составляет для известного способа 2j5l,8x103 ккал/ч, а по данным двух наименьших расходов шихты (при сред- н|ем расходе шихты 97,5 т/ч и средней т емпературе шихты -4,6 С) - 226,4х; 15 5 10 ккал/ч.

I

Из примеров 1-2 следует, что вели- |ина энергозатрат на захолаживание Цихты в среднем на 30% меньше по пред-j:

симости от их производительности, о тличаюдий ся тем, что, с целью снижения энергозатрат на захолаживание шихты, стабилизируют вязкость по Муни полимера после полимери- зационных батарей изменением расхода, хладагента, подаваемого в холодильник исходной шихты, определяют давление на выходе каждой батареи и при увеличении суммарной производительности батарей по шихте увеличивают расход шихты на батарею, имеющую максимальный расход шихты, а в случае нескольких батарей с максимальным расходом - на батарею, имеющую максимальный расход шихты и минимальное давление на выходе батареи, до достижения дап- лением максимально допустимого зна4агаемому способу, чем по известному. 20 чения, а при уменьшении суммарной

производительности батарей по шихте Формулаи обретения уменьшают расход -шихты на батарею,

имеющую минимальньй расход шихты, а

Способ регулирования процесса раст- в случае нескольких батарей с мини- аорной полимеризации изопрена, прово- 25 мальным расходом - на баратею с мини- димого в параллельно работающих бата- мальным расходом шихты и максималь- реях реакторов, путем перераспредели- .ным давлением до достижения расходом ИНН расхода шихты по батареям в зави- минимально допустимого значения.

Таблица

симости от их производительности, о тличаюдий ся тем, что, с целью снижения энергозатрат на захолаживание шихты, стабилизируют вязкость по Муни полимера после полимери зационных батарей изменением расхода, хладагента, подаваемого в холодильник исходной шихты, определяют давление на выходе каждой батареи и при увеличении суммарной производительности батарей по шихте увеличивают расход шихты на батарею, имеющую максимальный расход шихты, а в случае нескольких батарей с максимальным расходом - на батарею, имеющую максимальный расход шихты и минимальное давление на выходе батареи, до достижения дап- лением максимально допустимого знаТаблнца2

Фиг.1