Способ определения активности катализатора полимеризации газообразного мономера и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК C08F110/06 G05D27/00 

Изобретение относится к области определения активности катализатора полимеризации и может быть использовано в нефтехимической промышленности.

Целью изобретения является снижение трудоемкости определения активности катализатора.

На фиг.1 дана кинетическая кривая изменения, активности катализатора; на фиг.2 - блок-схема устройства определения активности катализатора; на фиг.З и 4 - блок-схемы модифика- :ций устройств определения активности катализатора.

Определение активности катализатора сложная и трудоемкая задача, что особенно проявляется при работе с катализаторами, дающими подающий вид кинетической кривой (фиг.,1). Активность таких катализаторов сравни- ;тельно быстро нарастает в начальный период полимеризации, достигает максимума (АО), а затем непрерывно уменьшается, достигая стационарного уровня, как правило, в несколько раз ниже максимального.

Способ определения активности катализатора полимеризации газообразного мономера реализуется при помощи

-ч|

о

05

кэ

3

устройства (фиг.2)( содержащего реактор 1 в виде трехгорлой колбы, tiepea центральный отвод которой в Ьробке-подшипнике 2 пропущен вал механической мешалки 3. Вал снабжен №огоручьевым шкивом 4, соединенным регулируемой ременной передачей с Приводом 5. Правым отводом реактор через трубопровод 6 соединен с исто Ником 7 давления, В трубопроводе 6, fcpOMe, того, установлены газовый |)асходомер 8 и регулятор 9 предва- |)ительной настройки давления мономе а в реакторе Г, К правому отводу р jaKTOpa 1 присоединен также датчик IIО давления в реакторе. Через левый |этвод в реактор 1 помещена термопар ;11 , своими электродами подключенная входу преобразователя 12, который |одним своим выходом соединен с уходом термостата 13, а другим выхо ром подключен к каналу 14 регистрац температуры регистратора 15. Кроме, jroro, регис Е ратор 15 имеет канал 6 )егистрации времени, вход которого соединен с генератором 17, канал 18 (регистрации .давления и канал 19 рег Ьтрации расхода, вход которого свя

ан с первым выходом газового расходо-дд сигнал, в результате чего контакты

йера 8. Реактор 1 помещен в ванну термостата, снабженную нагреватель- Ны1/ элементом 20, подключенным к электрической сети через, .нормально разомкнутые контакты реле 21. : Второй выход газового расходомера 8 параллельно подключен к входам аналого-цифрового преобразователя |(АЦП) 22, дифференцирующег.гу звену 23 И инвертирующему входу усилителя 24,

Выход аналого-цифрового преобра™ эователя 22 подключен к входу регистра 25 памяти запоминающего устройства 26. Выход дифференциругащего звена 23 через инвертирующий усилитель 27 связан с входом блока 28 разрешения записи запоминающего устройства 26.

Выход регистра 25 памяти через циф- роаналоговый преобразова.тель (ЦАП) 29 связан с неинвертирующим входом усилителя 24, выход которого подключен к входу триггера Шмитта 30, выход которого соединен с входом дополнительного регулятора 3 давления . Дополнительный регулятор 31 дав ления установлен в трубопроводе 6 параллельно регулятору 9 предварительной- настройки давления мономера.

35

40

45

50

-55

реле 21 разомкнутся-. Так осуществля ется работа в режиме термостатирова ВИЯ, что соответствует начшгьному участку (восходящему) кинетической кривой (фиг.1). В это время на регистратор 15 поступают сигналы, соо ветствующие текущему времени опыта, температуре и давлению мономера в реакторе и расходу газа, которые ре гистрируются по соответствуюш.им каналам 14, 16, 18 и 19. Одновременно с второго выхода газового расходоме ра 8 сигнал подается на .АЦП 22, пре образуется в цифровой код и поступа на вход регистра 25 памяти, однако нем не записывается, поскольку диф- ференцировйнный (положительный на восходящем участке кривой расхода) сигнал, поступивший на инвертирующи вход усилителя 27, выходит с него в виде отрицательного напряжения и тем самым не включает блок 28 разрешения записи (который разрешает запись только при нулевом потенциале) , В результате на неинвертирующе входе усилителя 24 сигнал отсутству ет, а на инвертирукщем имеется, вследствие чего на выходе усилителя 24 потенциал отрицательный, что не

Устройство работает следующим образом, осуществляя способ определения активности катализатора, например полимеризации пропилена.

На дно колбы реактора 1 загружают компоненты катализатора и растворитель. Включают привод 5 и при помощи ременной передачи через шкив 4 приводят во вращение мещалку 3, Регулятором 9 давления предварительно устанавливают требуемую величину давления мономера, которую датчик 10 передает в канал 18 регистратора. 15. Если температура в реакторе ниже заданного термостатом 13 значения.д то термоэлектрический сигнал термопары П, через преобразователь 12

поступающий в схему регулирования термостата 13, вызовет на его выходе управля ощий сигнал, который приведет к срабтыванию реле 21, контакты которого замкнутся и подключат. нагревательный элемент 20 к сети (на нагрев) После достижения заданного значения температуры в реакторе сигнал термопары 11 уравновесится в схеме регулирования термостата 13, при этом на его выходе отсутствует управляюпщй

-

35

40

45

50

55

реле 21 разомкнутся-. Так осуществляется работа в режиме термостатирова- ВИЯ, что соответствует начшгьному участку (восходящему) кинетической кривой (фиг.1). В это время на регистратор 15 поступают сигналы, соответствующие текущему времени опыта, температуре и давлению мономера в реакторе и расходу газа, которые регистрируются по соответствуюш.им каналам 14, 16, 18 и 19. Одновременно с второго выхода газового расходомера 8 сигнал подается на .АЦП 22, преобразуется в цифровой код и поступает на вход регистра 25 памяти, однако в нем не записывается, поскольку диф- ференцировйнный (положительный на восходящем участке кривой расхода) сигнал, поступивший на инвертирующий вход усилителя 27, выходит с него в виде отрицательного напряжения и тем самым не включает блок 28 разрешения записи (который разрешает запись только при нулевом потенциале) , В результате на неинвертирующем входе усилителя 24 сигнал отсутствует, а на инвертирукщем имеется, вследствие чего на выходе усилителя 24 потенциал отрицательный, что не

изменяет состояния триггера Шмитта 30 и далее дополнительного регулятора 31 давления.

Когда активность катализатора достигает максимума, сигнал газового расходомера 8 на выходе дифференцирующего звена 23 становится равным нулю и тем самым разрешает запись текущего значения расхода (которое одновременно является максимальным). Суммарный сигнал на выходе усилителя 24 все ещ,е не положительный, триггер 30 не меняет своего состояния, дополнительный регулятор 31 давления не действует.

Затем активность катализатора начи- ;нает снижаться.ЦАП 29 формирует сигнал,

14670626

у

,давле 1ия, вход которого через -

диод 32 свя зш с выходом усилителя 24 Модифицированное устройство работа g ет таким образом, что когда на восходящем участке кинетической характеристики на выходе усилителя 24 сигнал не положительной полярности (т.е. отрицательный или нулевой

Q сигнал), он не приходит на вход дополнительного регулятора 31 давления и последний не действует, давление в реакторе 1 определяется только регулятором 9 предварительной настройки.

15 При понижении активности катализатора на выходе усилителя 24 появляется сигнал положительной полярности, который проходит через диод 32 на вход дополнительного регулятора 31

нает повышаться давление, компенсируя снижение активности катализатора и поддерживая расход мономера на максимальном уровне. Благодаря тому, что

. отвечающий хранящемуся в регистре 25 па-20 давления мономера, в реакторе 1 начи- мяти цифровому значению максимальной активности Ац,и подает на неинвертирующий вход усилителя 24,на инвертирующий вход которого поступает сигнал,отвеча юший текущей активности А.При этом А- 25 сигнал, поступающий на вход дополни- , поэтому на выходе усилителя 24 появ- тельного регулятора 31, изменяется ляется положительный потенциал,который формирует на выходе триггера Шмитта потенциал, отвечающий логической единице. Он .поступает на вход дополнительного регулятора 31 давления, в результате чего последний открывает дополнительную подачу пропилена из источника-7 давления в трубопровод 6 и далее в реактор 1. Давление мономера в реакторе I повьшается, Повьщ1ение давления происходит до тех

30

35

пор, пока текущий расход газа не под- нимется до значения, соответствунщего Ад. Таким образом, за счет повыще- ния давления в реакторе поддерживается постоянный расход мономера, равный расходу при максимальной активности катализатора. Затем находят активность катализатора по формуле

ппавно (в схеме с триггером Шмитта ступенчато), обеспечивается точная подстройка дополнительного регулятора 31 давления.

Вариант реализации устройства для определения катализатора полимеризации газообразного мономера приведен на фиг.4. В трубопроводе 33, подключенном параллельно регулятору 8, последовательно установлены дополнительный регулятор 34 и компрессор 35 с электроприводом 36. Выход триггера Шмитта 30 подключен к входу дополнидд тельного регулятора 34, а электропривод 36 - к выходу регулируемого источника 37 электрического тока (например, автотрансформатора). Его регулирующий орган 38 имеет электро g привод 39, который через диод 32 параллельно подключен с триггером Шмитта 30 к выходу усилителя 24. Устройство работает следующим образом.

А А ГР - Р„)/(Р„ Рр),

Р о о - о

где Рд - давление предварительной

настройки регулятора давления в реакторе; давление насьщ1енных паров растворителя при заданной температуре реактора; Р - текущее значение давления в I реакторе.

Устройство для определения активности катализатора полимеризации газообразного мономера снабжено (фиг.З) дополнительным регулятором 31

4670626

у

,давле 1ия, вход которого через -

диод 32 свя зш с выходом усилителя 24, Модифицированное устройство работа- g ет таким образом, что когда на восходящем участке кинетической характеристики на выходе усилителя 24 сигнал не положительной полярности (т.е. отрицательный или нулевой

Q сигнал), он не приходит на вход дополнительного регулятора 31 давления , и последний не действует, давление в реакторе 1 определяется только регулятором 9 предварительной настройки.

15 При понижении активности катализатора на выходе усилителя 24 появляется сигнал положительной полярности, который проходит через диод 32 на вход дополнительного регулятора 31

20 давления мономера, в реакторе 1 начи-

нает повышаться давление, компенсируя снижение активности катализатора и поддерживая расход мономера на максимальном уровне. Благодаря тому, что

давления мономера, в реакторе 1 начи-

сигнал, поступающий на вход дополни- тельного регулятора 31, изменяется

25 сигнал, поступающий на вход дополни- тельного регулятора 31, изменяется

30

35

ппавно (в схеме с триггером Шмитта ступенчато), обеспечивается точная подстройка дополнительного регулятора 31 давления.

Вариант реализации устройства для определения катализатора полимеризации газообразного мономера приведен на фиг.4. В трубопроводе 33, подключенном параллельно регулятору 8, последовательно установлены дополнительный регулятор 34 и компрессор 35 с электроприводом 36. Выход триггера Шмитта 30 подключен к входу дополнидд тельного регулятора 34, а электропривод 36 - к выходу регулируемого источника 37 электрического тока (например, автотрансформатора). Его регулирующий орган 38 имеет электро g привод 39, который через диод 32 параллельно подключен с триггером Шмитта 30 к выходу усилителя 24. Устройство работает следующим образом.

0 На находящем участке кинетической характеристики на выходе усилителя 24 нет сигнала положительной полярности, при этом триггер Шмитта 30 закрыт (на его выходе нуль), а диод 32 не

5 пропускает сигналы на электропривод 39. Когда после достижения максимума активности катализатора происходр ее спад, на выходе усилителя 24 появляется положительное напряжение.

которое открывает триггер Шмитта 30, формируя на его выходе потенциал, соответствующий логической единице, и запорный орган открывается, одно-./ временно положительное напряжение, проходя через диод 32, обеспечивает запуск электропривода 39, который перемещает регулирующий орган 38 автотрансформатора 37 в сторону уве- пичения его выходного напряжения. ;Под его действием начинает работать Электропривод 36 компрессора 35, который через трубопровод 6 подает в реактор 1 мономер под более высоким

давлением Перемещение регулирующего Ьргана 38 происходит до тех пор, :пока работа компрессора 35 повышение давления в реакторе не скомпенсирует снижение активности катализатора. В i3TOT момент электропривод 39 обесто- ;чится и компрессор 35 будет работать с установившейся подачей до следующе то цикла регулирования, аналогичного описанному.

В результате использования предлагаемого устройства и осуществления им описанного способа определения активности катализатора полимеризаций газообразного мономера обеспечи- вается на 25% сокращение времени опыта до выхода на стационарный режи и тем самым достигается сокращение трудоемкости при исследовании широко го класса катализаторов, в т.ч. и не подчиняющихся аррениусовской температурной зависимости скорости реакции.

Формула изобретенияI. Способ определения активности катализатора полимеризац-ии газообразного мономера в среде растворителя, при котором измерения ведут при по- стоянном расходе мономера, равном расходу при максимальной активности катализатора, отличающийс тем, что, с целью снижения трудоемкости определения активности катали- затора, дополнительно регистрируют давление в реакторе, а постоянный расход мономера поддерживают путем изотермического регулироваиия давле-

ния в реакторе, при этом активность катализатора определяют по формуле

А АО(Р - Р„)/(РО - Рр),

Q

5

где А - активность катализатора;

Ад - максимальная активность катализатора;Р - давление в реакторе;

Р - давление предварительной настройки регулятора давления в реакторе;

Р - давление насыщенных паров растворителя при заданной температуре реактора.

2. Устройство для определения активности катализатора полимеризации газообразного мономера, включающее реактор, снабженный термостатом и через регулятор давления мономера и газовый расходомер подключенный к источнику давления мономера, датчики температуры и давления мономера в реакторе, дифференцирующее звено, первый усилитель с инвертирующим входом запоминающее устройство с регистром памяти и блоком разрешения записи, второй усилитель с инвертирующим и неинвертирующим входами, триггер Шмитта, при этом газовый расходомер имеет выход, параллельно подключенный к инвертирующему входу второго усилителя и входам дифференцирующего звена и регистра памяти эапоминакмцего устройства, выход которого подключен ;К нёинвертирующему входу второго усилителя, выходом соединенного с входом.триггера Шмитта, выход дифференцирующего звена через усилитель с инвертируюп(им входом соединен с блоком разрешения загшси запоминающего устройства, отличающее - с я тем, что, с целью снижения трудоемкости определения активности катализатора, устройство снабжено реги стратором давления в реакторе, дополнительным регулятором давления, включенным в газовую ли|(ию параллельно регулятору давления мономера, при этом датчик давления мономера в ре-- акторе соединен с регистратором, а выход триггера Шмитта подключен к дополнительному регулятору давления.

-467062

Изобретение относится к определению активности катализатора .полимеризации, может быть использовано в нефтехимической промышленности и позволяет сократить время определения активности катализатора на 25%. Способ определения активности катализатора заключается в регистрации давления в реакторе, поддержании постоянного расхода мономера изотермическим регулированием давления в реакторе и вычислении активности катализатора по значениям давления в реакто ре, давления предварительной настройки регулятора, давления насышенных паров растворителя при заданной тем-.-- пературе реактора и максимальной активности катализатора. Устройство, реализующее способ, дополнительно снабжено регистратором давления и дополнительным регулятором давления. 2 с. п. ф-.пы, 4 ил. S

фиг. 1

21

Фиг. 2

Время

/

t

фиг. 3