Способ управления процессом полимеризации Советский патент 1992 года по МПК C08F136/04 G05D27/00 

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов производства синтетических каучуков и может быть использовано в производстве каучуков СКИ, СКД и других производств химической и нефтехимической промышленности.

Известен способ управления процессом полимеризации, заключающийся в приготовлении катализатора с оптимальным соотношением его компонентов воздействием на алюминиевый компонент. При этом оптимальным соотношением компонентов

считается такое соотношение, которое обеспечивает минимальное время полупревращения мономера, которое характеризуется активностью катализатора. Поиск оптимального соотношения производят в лабораторных условиях по результатам ампульной полимеризации, а затем в соответствии с найденным значением соотношения готовят партию катализатора на промышленной установке.

Недостатком известного способа управления процессом полимеризации является недостаточно высокое качество полимера, так как выбор оптимального значения соотношения компонентов катализатора осуществляется по результатам ампульной полимеризации один раз на всю партию катализатора, которая расходуется за 5-7 часов. Однако, оптимальное соотношение компонентов катализатора при непрерывном процессе полимеризации зависит от качества шихты, например, содержания примесей в ней, и поэтому должно корректироваться по результатам непрерывного процесса полимеризации. В способе применяется длительный и трудоемкий метод определения оптимального соотношения компонентов катализатора.

Известен также способ управления процессом полимеризации, проводимый в присутствии комплексного катализатора, получаемого смещением компонентов его, путем измерения показателя качества полимера и регулирование его изменением расхода одного из компонентов катализатора на стадии приготовления катализатора.

Недостатком известного способа является невысокое качество полимеризации, так как не учитываются расход и концентрация шихты и катализатора, температура шихты, показатель качества катализатора, влияющие на показатель качества полимера и на удельный расход катализатора на 1 т каучука.

Целью изобретения является повышение качества полимера и снижение расхода катализатора.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе управления процессом полимеризации, проводимом в полимериза- ционной батарее, включающем смешение двухкомпонентного катализатора в смесителе, измерение и регулирование показателя качества катализатора изменением расхода одного из компонентов, измерение расхода и температуры шихты, концентрации катализатора и шихты, подаваемых в реактор полимеризационной батареи, измерение температуры в зоне реакции и оп- ределение активности катализатора,

дополнительно измеряют уровень катализатора в смесителе, определяеют общий расход компонентов катализатора в зависимости от расхода в реактор и изме5 нения уровня катализатора в смесителе, определяют активность катализатора в зависимости от измеренных значений расходов, концентраций шихты и катализатора, температуры в зоне реакции и

0 температуры шихты и корректируют заданное значение показателя качества катализатора в зависимости от отклонения активности катализатора от ее заданного значения, при увеличении расхода ката5 лизатора в реактор и (или) уменьшением уровня катализатора в смесителе увеличивают общий расход компонентов катализатора, с увеличением активности катализатора увеличивают величину по0 казателя качества катализатора и наоборот.

На чертеже изображены смеситель компонентов катализатора 1, реактор 2, контур регулирования расхода титанового компо5 нента, состоящий из датчика 3, регулятора 4, клапана 5, контур регулирования расхода алюминиевого компонента, состоящий из датчика б, регулятора 7, клапана 8, датчик 9 показателя качества катализатора, датчик

о 10 уровня катализатора в смесителе 1, датчик 11 расхода шихты в реактор 2, датчик 12 температуры шихты, датчик 13 концентрации шихты, датчик 14 расхода катализатора в реактор 2, датчик 15 концентрации катали5 затора, датчик 16 температуры в зоне реакции, датчик 17 показателя качества полимера и управляющая вычислительная машина (УВМ) 18.

Алюминиевый и титановый компоненты

Q катализатора подают в смеситель 1. Компоненты катализатора перемешиваются между собой за счет циркуляции смеси в трубопроводе, соединяющем куб и верх смесителя 1, и за счет вращения мешалки,

с которой снабжен смеситель 1. Готовый катализатор из смесителя 1 подают в зону реакции реактора 2, куда также подают шихту, представляющую собой 15-18%-ный раствор изопрена в изопентане. В реакторе

„ 2 происходит реакция полимеризации, в результате которой осуществляется образование полимера.

Реакционная смесь - полимериздат отводится из реактора 2 в следующий реактор полимеризационной батареи.

О скорости реакции полимеризации судят, например, по активности катализатора (периоду полупревращения мономера), которую обычно определяют по результатам

ампульной полимеризации изопрена,

Управление процессом полимеризации осуществляют следующим образом.

Датчиками 3, 6, 9, 10-17 измеряют соответственно параметры: расход титанового компонента катализатора в смеситель 1, расход алюминиевого компонента катализатора в смеситель 1, показатель качества катализатора, уровень катализатора в смесителе 1, расход шихты, температуру шихты, концентрацию шихты, расход катализатора, температуру в зоне реакции, показатель качества полимера.

Информацию от указанных датчиков вводят в УВМ 18.

По информации с датчика 14 расхода G катализатора в реактор 2 и с датчика 10 уровня Н катализатора в смесителе 1 определяют заданный общий расход Go633A компонентов катализатора в смеситель 1 по формуле:

Go63aA GK + Km(H3aA-H),

где Нзад - заданное значение уровня катализатора в смесителе 1;

КП1 константа.

По информации с датчиков 11-13 соответственно расхода Сш, температуры Тш и концентрации Сш шихты, с датчиков 14 и 15 расхода G« и концентрации Ск катализато- ра, а также с датчика 16 температуры Т в зоне реакции определяют активность катализатора гпол (период полупревращения мономера):

где а 1-36 - константы, определенные по экспериментальным данным.

В случае отсутствия датчика 15 концентрации катализатора используют ручные вводы в УВМ 18 по результатам лабораторных анализов.

Определяют отклонение Дт,пол найденной величины активности катализатора (времени полупревращения мономера) от его заданного значения т.ПолзаА:

Atncm - пол - 1пол

Корректируют начально-заданное значение 5° показателя качества катализатора по формуле

53ад - So + КП2 Atno,H- КИ2 / Atncwi dt ,

о

(4)

где КПЈ , Ки2 константы;

t - время интегрирования;

Ззад - скорректированное значение заданного показателя качества катализатора.

Корректируют начально-заданное значение К° соотношения компонентов катализатора, при этом используют информацию с датчика 9 показателя S качества катализатора:

1/ зад v °

INKOM- INKOM

+ КПЗ ( 5зад - S ) +

+ КИЗ /()dt,

о

(5)

15 20

где КкомзаА - скорректированное значение заданного соотношения компонентов катализатора.

Определяют заданный расход титанового компонента катализатора по формуле

(6)

30 35

40

45

50

55

Определяют заданный расход Сдзад алюминиевого компонента катализатора GA3aA Go63aA-G3aA

Сигналы, пропорциональные заданным расходам Стзад и СдзаА и компонентов катализатора, выдают с УВМ 17 соответственно на регуляторы 4 и 7, которые по информаци- ямс датчиков Зи 6 воздействуют на клапаны 5 и 8, стабилизируя расходы компонентов катализатора в смеситель 1,

Таким образом, измеряя расход катализатора в реактор 2 и уровень катализатора в смесителе 1 и определяя по измеренным параметрам заданный общий расход компонентов катализатора осуществляет согласо- вание расхода катализатора на его приготовление в смесителе 1 с расходом катализатора в реактор 2 и этим достигают ритмичности в подаче катализатора на процессе полимеризации. Определяя активность катализатора и корректируя в зависимости от ее изменения значение показателя качества катализатора, а в зависимости от последнего соотношение расходов компонентов катализатора, достигают повышения качества катализатора, т.е. получение катализатора с оптимальной активностью.

Проверка способа управления в цехе полимеризации на ПО НИЖНЕКАМСК- НЕФТЕХИМ (г. Нижнекамск) и показалг его эффективность.

Точность регулирования компонентов катализатора возросла до 0,08 отн. ед. против 0,16 отн. ед. При этом улучшилось качество полимера до 1,07 ед. Муни против 1,73 ед. Муни. Кроме того, с увеличением активности снизилась дозировка катализатора на изопрен до 0,40% отн. против 0,48% отн., что приводит к экономии катализатора на 1 т каучука.

Формула изобретения

Способ управления процессом полимеризации, проводимый в полимеризацион- ной батарее, включающий смешение двухкомпонентного катализатора в смесителе, измерение и регулирование показателя качества катализатора изменением расхода одного из компонентов, измерение расхода и температуры шихты, концентрации катализатора и шихты, подаваемых в реактор полимеризационной батареи, измерение температуры в зоне реакции и определение активности полимера, отличающийся тем, что, с целью повышения качества полимера и снижения расхода катализатора, дополнительно измеряют уровень катализатора в смесителе, определяют общий расход компонентов катализатора, в зависимости от расхода в реактор и изменения уровня катализатора в смесителе, опре- деляют активность катализатора в

зависимости от измеренных значений расходов, концентраций шихты и катализатора, температуры в зоне реакции и температуры шихты и корректируют заданное значение показателя качества катализатора в зависимости от отклонения активности катализатора от ее заданного значения, при увеличении расхода катализатора в реактор и/или уменьшении уровня катализатора в смесителе увеличивают общий расход компонентов катализатора, с увеличением активности катализатора увеличивают величину показателя качества катализатора и наоборот,

Использование: изобретение относится к области автоматизации технологических процессов производства синтетического каучука и может быть использовано в производстве каучуков СКИ, СКД и др. производств химической и нефтехимической промышленности. Сущность: способ осуществляется в присутствии комплексного двухкомпонентного катализатора, получаемого смешением компонентов в смесителе, путем измерения и регулирования показателя качества катализатора изменением расхода одного из компонентов катализатора на стадии его приготовления, изменения расхода и температуры шихты, подаваемых в реактор полимеризационной батареи, а также измерения температуры в зоне реакции и определения активности катализатора. Для решения поставленной задачи дополнительно измеряют уровень в смесителе компонентов катализатора, определяющий общий расход компонентов катализатора в зависимости от расхода катализатора в реактор и изменения уровня катализатора в указанном смесителе, определяют активность катализатора в зависимости от измеренных значений расходов, концентраций шихты и катализатора, температуры в зоне реакции и температуры шихты и корректируют заданное значение показателя качества катализатора в зависимости от отклонения активности катализатора от его заданного значения. При этом с увеличением расхода катализатора в реактор и (или) уменьшением уровня катализатора в смесителе увеличивают общий расход компонентов катализатора, а с увеличением активности катализатора увеличивают величину показателя качества катализатора и наоборот, причем регулирование показателя катализатора осуществляют изменением соотношения расходов компонентов катализатора воздействием на расходы обоих компонентов. 1 ил. СО с VI а it СЛ

Н&тйлцьотор

ИЗ

Шихта.

V4 I ПоАцнертлт

шз

j