Способ управления процессом эмульсионной полимеризации стирола Советский патент 1990 года по МПК G05D27/00 C08F112/08 C08F236/06 C08F236/10 

Изобретение относится к автоматизации процесса эмульсионной полимеризации стирола в батарее реакторов и может быть использовано в производстве полистирольного латекса.

Цель изобретения - стабилизация количества и размеров частиц латекса.

На чертеже представлена схема данного способа управления процессом эмульсионной полимеризации стирола.

Схема состоит из реакторов 1-3, насоса 4, трубопроводов 5 7 подачи олеата калия, инициатора, стирола соответственно, трубопровода 8 подачи реагентов в реактор 1, трубопровода 9 подачи стирола в реактор 2, трубопровода 10, соединяющего реакторы 1 и 2, трубопровода 11, соединяющего реакторы 2 и 3,.трубопровода

12на выходе батареи, трубопроводов

13и 14 подачи и вывода хладагента из реактора 2 соответственно измерителя 15 расхода олеата калия и регулятора 16 расхода исполнительного механизма 17 на трубопроводе 5, измерителя 18 расхода инициатора и регулятора 19 расхода, исполнительного механизма 20 на трубопроводе 6, измерителя 21 расхода стирола и регулятора 22 расхода, исполнительного механизма 23 на трубопроводе 7, измерителя 24 расхода стирола в реактор 2

и регулятора расхода 25, исполнительного механизма 26 на трубопроводе 9,

СП.

1

О1

сд

00

змерителя температуры 27- полимери- зата на трубопроводе 11 и регулятора

емпературы 28, исполнительного меанизма 2Э на трубопроводе 13 подачи ладагента, измерителя температуры 20 на трубопроводе 14, регулятора 31 температуры, функционального блока 32 (ФБ32) и функционального блока 33. ,

Пример 1. Полимеризацию стиола осуществляют в батарее из 5 реакторов (два последних реактора

условно не показаны) с подачей стирола в первые 2 реактора батареи.

Появилось возмещение по расходу стирола в реактор 2 вместо 34 л/ч - 48 л/ч, и в реактор 1 вместо 8,5 л/ч- 12 л/ч), в результате чего измени- ласть температура на выходе реактора 2 до 58°С (Т ), измеритель 27 температуры фиксирует изменение температуры, сигнал от измерителя 27

температуры полимеризата поступает ча регулятор 28, откуда сигнал поступает на исполнительный механизм 29 и ФБ32.

Регулятор 28 вырабатывает сигнал на увеличение расхода хладагента и увеличение температуры на ФБ32.

ФБ32 сравнивает поступившие сигналы от измерителя 30 температуры хладагента (Т2), регулятора (преобразователя) 31 и регулятора 28, с заданным значением Т3о(Л , равным 15 С

i Ti Тг) - Т;

Зад

58-38-15. +5

Полученное рассогласование с ФБ32 поступает на регулятор 25, в сторону уменьшения задания, в результате появившегося рассогласования на регулятор 24 контур: измеритель 24, регулятор 25, клапан 26 отрабатывает в сторону уменьшения расхода стирола.

Как только измеритель 24 расхода стирола во второй реактор фиксирует уменьшение расхода до 40 л/ч, происходит уменьшение сигнала с .измерителя 24, в результате чего уменьшается сигнал на регулятор (согласова- тель) 33, который, в свою очередь, уменьшает задания регуляторам 1б; 19 22 пропорционально коэффициенту усиления, соответственно изменяя расход до 80 л/ч, 12 л/ч, 10 л/ч. В резуль

тате инерционности объекта темпе|рату

возр

ра полимеризата продолжает тать до Т 60 С, измеритель 2

рабатывает сигнал на регулятор где он сравнивается с заданным v ледний дает команду исполнительному механизму 29 в сторону увеличен расхода хладагента, одновременнс регулятора 28 поступает сигнал на ФБ32. где сравнивается с сигналом измерителя 30, преобразователя 31 с соответствующим Тг 42°С, которая возросла в связи с увеличением теплоотдачи от полимеризата к хладагенту

свы-8, посй 60 - 42 18°,

0

5

0

5

0

далее ФБ32 сравнивает с заданном значением 15% разница +3°, и ФЕ вырабатывает сигнал регулятора мерения задания в сторону уменьшения расхода стирола.

Воздействие на регуляторы 16 22 происходит как и в предыдуи чае. Процесс управления будет происходить до тех пор, пока темпера будет равна заданному значению ности. Результаты представлены таблице.

Пример 2. Заданные зн те же, что и в примере 1.

Изменилась температура хладаг|ен- та на входе, в реактор 2 с -10°С 15°С. В связи с инерционностью та в первую очередь измеритель : фиксирует изменение температуры выходе вместо Та 40°С в устан шемся режиме Т2 37°С и выраба ет сигнал преобразователю 31. рый, в свою очередь, формирует шенный сигнал для ФБ32, который

32

5 из19, слуураразчения

ДО . объек- 0 на

1ВИВыва-:ото- мень5

5

0

сравнивает сигналы, поступающие измерителя 27 и регулятора 28. ветствующие Т1 55°. Л Т1 - 55 37 18 , ЛБ32 срапнивае с заданным Т 15°. д, 15 3% в результате ФБ32 изменя задание регулятору 25 в сторону уменьшения расхода стирола, что водит к закрытию исполнительног ханизма 26. Измеритель 24 фикси уменьшение расхода и изменяет з. ние регуляторам 16, 19, 26 чере гулятор 33 в сторону уменьшения хода стирола, инициатора и оле калия в реактор 1. После истече определенного времени измерител фиксирует уменьшение температур

от

оот- Тг его 8

:Т

при| ме- Ует даре-рас- та ия

27 i полимеризата на выходе из реактора 2 I-j 52°, сигнал от измерителя 27 поступает на регулятор 28, который, в свою очередь, в результате полученного рассогласования от заданного вырабатывает сигнал на уменьшение расхода хладагента в реактор 2, одновременно с регулятора 28 поступает сигнал на ФБ32, где он сравнивается с сигналом от измерителя 30, регулятора (преобразователя) 31 аг 52- - 40 12°, ФБ32 сравнивает эту разность с заданным значением 15°. Д-,- +3° и вырабатывает сигнал на увеличение задания регулятору 25, который, в свою очередь, через исполнительный механизм 26 увеличит расхо стирола в аппарат 2. Как только расход стирола увеличится, измеритель расхода 2h через преобразователь 33 изменит задание регуляторам 16, 19, 22 на увеличение расхода стирола, олеата калия и инициатора в реактор 2. В результате увеличения расхода стирола и уменьшения расхода хладагента температура на выходе из реактора 2 будет равна 40°С, измеритель

30через регулятор - преобразователь

31изменит разность температур в ФБ32 56 - 42 , ФБ32 сравнит с заданным значением 15° Д, выработает сигнал регулятора 25 в сторону увеличения задания, что приведет к увеличению расхода стирола в аппарат, а измеритель через преобразователь-регулятор 33 увеличивает задание регуляторам 16, 19, 22 на увеличение расходов стирола, олеата калия и инициатора в реактор 1. Процесс регулирования будет происходить до тех пор, пока температура полимеризата из реактора 2 не будет равна заданной. В таблице приведены технологические параметры, изменяющиеся при управле

нии процессом эмульсионной полимеризации в этом примере.

Пример 3. Ухудшилась теплоотдача от полимеризата к хладагенту, т.е. изменился коэффициент теплопередачи за счет осаждения коагулю- ма на стенки реактора 2. В этом слу- чае уменьшается температура хладагента на выходе из реактора 2, вместо стала 35°С. Работа схемы аналогична примеру 2. Формула изобретения

Способ управления процессом эмуль- сионной полимеризации стирола путем изменения расходов инициатора, эмульгатора и стирола, отличающийся тем, что, с целью стабилизации количества и размеров частиц латекса, получаемого в батарее из 5 реакторов, снабженных охлаждающей рубашкой, измеряют разность между тем-(. пературами полимеризата и хладагента на выходе из второго реактора при подаче стирола в первые два реактора батареи и стабилизируют ее изменением расхода стирола во второй реактор, причем при отклонении разности температур в сторону увеличения от заданного значения уменьшают расход стирола, а при отклонении разности температур в сторону уменьшения от заданного значения увеличивают расход стирола, а расходы стирола, инициатора и эмульгатора в первый реактор изменяют пропорционально расходу стирола во второй реактор, при этом при увеличении расхода стирола во второй реактор увеличивают расходы стиррла, инициатора и эмульгатора, а при уменьшении расхода стирола во второй реактор уменьшают эти расходы, а также изменяют расход хладо- агента во второй реактор в зависимости от температуры полимеризата на выходе из второго реактора.

5

0

5

0

едгаей 1

38 i2 47 55 45 42 ЬО

58 60 63 67 58 56 55

20 18 16 12 3 14 15

12 10 q

7

7,5 8 8,5

55 52 56 55

18 12 14 15

10

7

8

Известный

5

2

0

.5

,5

2 ,5

100

80

75

60

65

68

72

80 60 68 72

48 40 35 30 32

33

34

Среднее значение

40

30

3

34

Среднее значение

105

103

102

95

97

98

100

Ю0±3,5 103 95 98 100

100+4 100+12,5

0,565

0,61

0,63

0,77

0,72

0,70

0,65

0,66+0,07 0,61 0,77 0,70 0,65

0,66+0,07 0,67+0,21

Изобретение относится к области автоматизации процесса эмульсионной полимеризации стирола и может быть использовано в производстве полистирольного латекса. Изобретение позволяет стабилизировать количество и размеры частиц латекса, получаемого в батарее из 5 реакторов при подаче стирола в первые два реактора, путем стабилизации разности температур полимеризата и хладагента на выходе второго реактора изменением расхода стирола во сторой реактор, изменения расхода стирола, инициатора и эмульгатора в первый реактор пропорционально расходу стирола во второй реактор и изменения расхода хладагента во второй реактор в зависимости от температуры полимеризата на выходе из второго реактора. 1 ил. 1 табл.

Я