Способ управления непрерывным процессом получения разветвленного полибутадиена Советский патент 1990 года по МПК C08F136/04 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано в производстве синтетических каучуков.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации вязкости по Муни и уменьшение удельного расхода катализатора.

На чертеже представлена блок-схема системы управления, с помощью которой реализуется предлагаемый способ .,

Схема состоит из контура регулирования расхода растворителя Gp, состоящего из датчика 1, регулятора 2, клапана 3, контура регулирования расхода мономера G-, состоящего из датчика 4, регулятора 5 клапана 6, контура регулирования температуры

реакционной смеси, состоящего из датчика 7, регулятора 8, клапана 9, теплообменника 10, смесителя 11, конту- . ра регулирования расхода катализатора Gn, подаваемого в предреактор с. концентрацией катализатора Ск, состоящего из датчика 12, регулятора 13, клапана 14, контура регулирования расхода катализатора, подаваемого в первый реактор G«, состоящего из датчика 15, регулятора 16, клапана 17, контура регулирования температуры после первого реактора, состоящего из датчика 18, регулятора 19, клапана 20, датчика 21 вязкости после первого реактора М,,, пред- реактора 22, реакторов 23-26, смесителя 27, датчика 28 вязкости, изме- ренной до ввода разветвляющего агенСП

1

Јь

СО

та Mj, датчика 29 вязкости готового продукта К4, контура регулирования расхода разветвляющего агента GT, с концентрацией последнего С-.Й6, сое- тоящего из датчика 30, регулятора 31, клапана 32, блока 33 формирования задания регулятору расхода катализатора, подаваемого в предреактор, блока 34 расчета концентрации в шихте Сш, блока 35 формирования задания регулятору расхода катализатора, подаваемого в первьй реактор, где рассчитывается вязкость по Муни полимера после первого реактора М1Р, и блока 36 фор- мйрования задания регулятору расхода разветвляющего агента. Блоки 33-36 реализуются в.вычислительной машине.

Исходные данные: т/ч; G.p -24,3 т/ч; ,16 моль/л л/ч 2 моль/т; л/ч 7 моль/т; |U,450; |Цг 510;

СТ1- ЮО 3-100

V - -П ВЈС %

„у,. .37 1б л2мо|1ь/т

Ст„о

10Г/л;

нслч ЯЗА Стра СДВБ30

IIn г г/кг

« л

р

л зал

,5; моль/л; М,А

2 моль/т ; С., 150 кг/ч,

/лнн f ° MQ - дозировка катализатора,со35

D

Н4Ч. Р

„ЗДА

ответствукщая минимально допустимому расходу катализатора в первый реактор; начальная дозировка разветвляющего агента;40 - заданная дозировка развет- | вляющего агента;

M1Z --заданное значение вязкости по Муни полимера после первого реактора;45

Man,.- дозировка катализатора в

предреактор;

Г А эаД

М - дозировка катализатора в первый реактор, рассчитываемая при распределении катализа- 50 тора.

Действие способа осуществляется ледующим образом.

Регулирование вязкости по Муни после первого реактора. В начальный .момент в контуре регулирования осуществляется постановка начальных условий

А мни

., 2 моль/т; ,

где UMo - величина на которую изменилась дозировка катализатора в первый реактор за время, когда процесс был неустановившимся (рассчитывается в блоке 35). На следующих шагах рассчитывается

заданная дозировка катализатора в

-первый реактор

,- |U,,14 -450-12 . ед. Муни;

Ј M1P-M1Z 28-27,,5;

30

UMa Ku-ZЈ 0,002- ,03; 1 ч ;-i,

&V.M W+UMj+Kn- ,03-0,2- 0,5 2,13 моль/т,

где КП,К - коэффициенты, равные 0,2

и 0,002 соответственно; 6 - рассогласование, суммируемое за 30 мин при определении йМ$.

+ (;-UV;.I)2+(2,13-2)2+

О V

+0,,13 моль/т; ,

где (&V;-&V ) - приращение управляющего воздействия в контуре регулирования.

0

5

0

5

адА

- -/

Определение установившегося режима в первом реакторе л 1 i-i

е 5§-Е: ° 5-

л

Численное значение Ј рассчитано, исходя из данных регулирования вязкости по Муни после первого реактора. Так как Ј; I, то режим считается установившимся. Это означает, что в течение 30 мин рассогласование 6, в контуре регулирования вязкости по Муни не превышает ±1 ед., а значит

. . U3jb

заданная дозировка М практически не изменяет своего значения и будет постоянной.

Распределение расхода катализатора на батарее.

Если количество примесей в шихте увеличивается, то увеличится количепервого реактора начнет расти, также и мольная дозировка М

ство катализатора на их подавление и уменьшится число активных центров катализатора, вступивших в реакцию. Поэтому вязкость по Муни после

а

будет увеличиваться, процесс перестает быть установившимся. После завершения переходного процесса, когда регулируемая величина будет отличаться от заданной не более чем на ±1 ед а заданная дозировка N будет постоянной (т.е. процесс станет установившимся), осуществляется перераспределение катализатора. Пусть на копенсацию примесей потребовалось

1 моль/т, т.е.

Ма моль/т.

Таким образом, перед распределением расход катализатора в предреак- тор равен. моль/т 131 л/ч, а в первый реактор моль/т 56 л/ч при общем расходе С 131+56 187 л/ч 1 моль/т.

Распределение катализатора до миЗДА

нимального допустимого значения М „ 2 моль/т для первого реактора и дозировки катализатора в предреактор, равной моль/т с сохранением общего расхода производится с помощью известного экспоненциального фильтра причем в начальный момент времени МА 3 моль/т, моль/т;

Vr()

г Мдпр; +Ста СгпГсГ

-А- )+м,

М -AfMiV,,);

; .

тк

V/WA г

Приведем первый шаг перераспределения :

Мопр,0,08.- (8-7),,08 моль/т;

v-

л зал

М 0,OS(2-3)+3 -0,,92 моль/т

зад М „ 2,,92 моль/т,

О

так как (&V; -ЛУ;„,)0 при установившемся режиме.

Ст„- -й-72- 54 л/ч,

JTK

0,16

0

5

0

5

общий расход катализатора равен С СтП+Стк 133+54 187 л/ч.

Благодаря такому подходу перераспределение происходит постепенно, в течение промежутка времени, определяемого значением коэффициента &L . При этом мольная дозировка в предреактор уменьшится с 3 до 2 моль/т, причем общий расход катализатора на батарею будет оставаться в течение всего времени распределения постоянным и равным 10 моль/т.

Вследствие этого переходных процессов в системе регулирования вязкости по Муни после первого реактора не наблюдается, процесс во время распределения катализатора будет установившимся. После распределения расход катализатора в предреактореравен МАПР 8 моль/т 150 л/ч, в первый реактор коль/т 37 л/ч при общем расходе катализатора на батарею л/ч 10 моль/т.

Регулирование перепада вязкости по Муни«

Учет динамики по концентрации шихты при 100% конверсии мономера, во втором реакторе осуществляется по 0 формулам:

T,2dC2/dt+C2(V(t-Ca); T dC4/dt+C Cm-(t-),

5

где С 2 и Cq.

0

концентрация полимера после второго и последнего реакторов соответственно;

запаздывание для второго и последнего аппаратов соответственно; Т.J и Тф ,- постоянная времени; t - время,

/

Чи

5

причем запаздывания тываются по формулам

9 С

/

62И

с/ ц. рассчи4

Тт

Мб- 0,8 . - ° 47 ч;

0

iiY.Ј з б:ог8

Ttn

24+3

1,41 ч,

где Ст„ Стр+Ст ;

i,j - число реакторов; V - объем реактора; О - плотность.

5 При .отсутствии переходных процессов по концентрации шихты .

Вязкость по Муни после второго ( М2Р и четвертого М4Р аппаратов определяется согласно выражениям

M2P be+b4- ( ,6+0,14/510- -12-11 32 ед. Муни;

M4P COIC+CU. {М4+ C C -82+0,14 X750-12 11 55 ед. Муни.

Соответствующие заданные.значения вязкости по Муни равны

M4Z-54.

Задание регулятору расхода разветвляющего агента определяется в следующей последовательности:

Јp(M4Z-M2Z)-(M4P-M2P)«(54-32)- -.(55-32)-22-23- -1;

Il7 +K,.ep+K2-.6 p 0,5+0,02 (-1)+0,001 1(-1)0,5-0,02тО,05

-О,41 г/л,

где п 50 шагов при определении интегральной составляющей; К . иКд - коэффициенты, равные 0,001

и 0,02 соответственно. Расход разветвляющего агента поэтому уменьшается

вТ-Ста-ЮО 0Л43-3 1000 129 кг/ч.

Первоначальный расход кг поэтому при уменьшении расхода разветвляющего агента вязкость по. Муни после четвертого реактора уменьшится и станет равной заданной.

Предлагаемый способ позволяет существенно повысить точность стабилизации вязкости по Муни после второго реактора (стадия получения линейного полимера) и уменьшить удельный

0

5

0

0

, с

о

расход катализатора (на 0,01 кг на

1 т каучука).

Формула изобретения

Способ управления непрерывным процессом получения разветвленного полибутадиена полимеризацией бутадиена в присутствии анионного катализатора в батарее реакторов при стабилизированных значениях температуры, расхода реакционной смеси и температуры полимеризации в первом реакторе путем регулирования вязкости по Муни линейного полимера воздействием на подачу катализатора в предреактор и первый реактор и перепада вязкости по Муни до ввода разветвляющего агента и на выходе батареи изменением расхода разветвляющего агента, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации вязкости по Муни и уменьшения удельного расхода катализатора, регулируют вязкость по Муни после первого реактора изменением расхода катализатора, подаваемого в первый реактор, с распределением расхода катализатора на батарею на максимальном значении для предреактора и минимально допустимом значении для первого реактора, при этом при увеличении расхода катализатора в первый реактор больше минимального значения уменьшают расход его до минимального с одновременным увеличением на ту же величину расхода катализатора в предреактор, а при уменьшении расхода катализато- , ра в первый реактор меньше минималь- . ного значения увеличивают расход его , до минимального значения с одновременным уменьшением расхода катализатора в предреактор на ту же величину.

Катализатор

Изобретение относится к автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано в производстве синтетических каучуков. Изобретение позволяет повысить точность стабилизации вязкости по Муни полимера и уменьшить удельный расход катализатора при получении модифицированного полибутадиена в батарее реакторов в присутствии анионного катализатора за счет регулирования вязкости по Муни после первого реактора изменением расхода катализатора, подаваемого в первый реактор, с распределением расхода катализатора на батарею на максимальном значении для предреактора и минимально допустимом значении для первого реактора. 1 ил.

Редактор Т.Парфенова

Составитель А.Голланд Техред М.Ходанич

Заказ 1486

Тираж 436

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский кo sбинaт Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Растворитель 3,

Корректор Н.Король

Подписное