Способ автоматического регулирования процесса полимеризации Советский патент 1976 года по МПК C08F2/00 C08F136/04 

1

Изобретение относится к способам автоматического регулирования процессов полимеризации и может быть испопБзовано Б химической и нефтехимической отраслях промышленности, например, при получении синтетического каучука.

Известен способ автоматического регулирования процесса полимеризации, заключающийся в стабилизации конверсии мономеров изменением расхода шихты и стабилизации среднего молекулярного веса или вязкости по Муни полимера воздействием на температуру в зоне реакции, на расход катализатора и расход шихты l.

Известен способ управления полимеризационным процессом путем изменения температуры реакции в зависимости от конверсии мономера и среднего молекулярного веса полимера, причем при отклонении среднего молекулярного веса полимера в мерьшую сторону от номинала процесс корректируют изменением температуры реакции, а при превышении номинального значения среднего молекулярного веса регулирование осуществляют изменением конверсии мономера 2.

Наиболее близким к изобретению является способ регулирования процесса полимеризации, заключающийся в стабилизации конверсии и среднего молекулярного веса полимера изменением температуры реакционной смеси, расхода регулятора молекулярного веса и катализатора,3

Однако такой способ регулирования не позволяет поддерживать заданную точность

регулирования среднего молекулярного веса полимера.

С целью устранения указанного недостатка по предлагаемому способу автоматического регулирования процесса полимери-

зации при изменении величины среднего молекулярного веса в заданных пределах стабилизируют расход регулятора молекулярного веса и температуру реакционной смеси, а воздействие на расход катализатора осуществляют в зависимости от величины конверсии, затем при изменении величины среднего молекулярного веса за верхкий заданный предел расход катализатора стабилизируют на достигнутом к моменту

указанного изменения значении, стабилизируют расход регулятора молекулярного веса, а воздейсзтвие на температуру реакцион ной смеси осуществляют в зависимости от величины среднего молекулярного веса, затем при изменении величины среднего мо- лекудярного веса за нижний заданный предел стабилизируют температуру реакционной смеси, а воздействие на расход регуля тора молекулярного веса изменяют в зависимости от величины среднего молекулярн го веса. При отклонениирасхода шихтык/или концентрации мономера в шихте от заданного значения корректируют расход регулятора молекулярного веса. На чертеже изображена принципиальная схема устройства для реализации предложе ного способа автоматического регулирования экзотермической реакции, например, процесса полимеризации изопрена в производстве каучука СКИ-3. В качестве регулятора молекулярного веса в процессе используют водород. Выделяющееся тепло отводят с помощью хладагента. Устройство включает в себя: реактор 1 (условно показан один реактор); контур рег лирования расхода углеводородной щихты (мономер + растворитель), состоящий из датчика расхода 2, регулятора 3, клапана датчика 5 концентрации мономера; контур регулирования расхода катализатора (датчик расхода 6, регулятор 7, клапан 8); контур регулирования расхода водорода ( да чик 9, регулятор 10, клапан И); датчики 12-14 конверсии, качества температуры} электронновычислительную мащину (ЭВМ) 1 клапана 16 на линии подачи хладагента. Последовательность использования управ ляющих воздействий и их вид определяются зоной допустимого отклонения вязкости по Муни (среднего молекулярного веса). Введем понятие номинала среднего молекулярного веса как нахождение его в некоторой зоне допустимых отклонений от заданного значения Мзл(,.+ДМ При этом возможны следующие случаи: а) качество полимера (вязкость по Муни) находится в допустимой зоне Mj. + дМ , например + 1 ед. Муни от заданного значения МЗАД, 90 ед. Муни. Расход водорода и температура сохраняются постоянными и регулируется концентрация полимера (конверсия) путем изменения расхода катализатора;yj вязкость по Муни вышла из допустимой зоны (,. + лМ) и ее отклонения ста ли нежелательными для качества полимера. Тогда прерывается связь по управлению рас ходом катализатора в зависимости от конверсии. Расход &ТОТ сохраняется постоянным и равным достигнутому к данному моменту значению и осуществляется регулирование по Муни одним из управляющих воздействий: уменьщением расхода водорода, если вязкость по Муни меньще минимального значения (, ) увеличением температуры реакции (изменением подачи хладагента), если вязкость по Муни больше максимально допустимого значения (. + лМ) При использовании любого иа них второе управляющее воздействие сохраняется неизменным. Величины управляющих воздействий определяют с помощью ЭВМ. Как только показатель вязкости по Муни установится в заданной зоне (, + лМ), управление им прекращается и производится регулирование по методике, описанной в пункте а. На вход реактора 1 подается углеводородная щихта (изопрен + изопентан) (Ь-щ, 40 т/час с концентрацией изопренатд 12 вес.%, катализатор в пересчете на тонну изопрена Пц 0,6 вес.%, водород Сгр 4 на тонну изопрена; температура реакционной смеси Тр. 30 С, расход хладагента Сг,д 40 т/час, 90. Управление процессом осуществляется следующим образом. Импульсы от датчиков 2-расхода щихты, 5-концентра1Щи мономеров, 6- асхода катализатора, 9-расхода водорода датчиков 12 конверсии, датчиков 13 качества и 14 температуры поступают на ЭВМ 15, где рассчитывается требуемое количество катализатора, водорода и хладагента на процесс. Если средний молекулярный вес находится в заданных пределах М ( 9О + l) стабилизируют конверсию, воздействуя на установку регулятора подачи катализатора (контур 6-8) при стабилизации расхода регулятора молекулярного веса полимера (контур 9-11) и температуры реакционной смеси (контур 14-16), При изменении среднего молекулярного веса (например, при возмущении по микропримесям в мономере, катализаторе) в сторону уменьщения 90-5 85 от номинала ЭВМ 15 производит расчет необходимой величины установки регулятора 10 расхода водорода (,14 MV4ac) для воздействия на клапан 11. Расход катализатора (D, 0,6%) и температура реакционной смеси ( Тр. 30 с) при этом поддерживаются на достигнутом уровне (контуры 6-8 и 14-16), При отклонении от номинала величины среднего молекулярного веса в сторону увеличения дМ 90 + 5 95 ЭВМ 15 производит расчет необходимой величины температуры реакционной смеси (Тр 35 с) и воздействует на кла пан 16 на линии подачи хладагента ( Сг 20 т/час). Расход водорода и катализатора при этом поддерживают на достигнуто уровне (контур 6-11). При этом во всех цриведенных случаях величину управляющего воздействия на регулятор 10 расхода &jj. водорода определяют с учетом изменения расхода шихты С-щ, и концентрации мономера in о в ней (датчики 2 и 5 соответственно) при помощи ЭВМ по программе, реализующей соотнощение. ш. о Gpr р.т; Guirm Стр.) &ш; - номинальные значения ;i Grp, Сгш, о - новые значения соответствующих параметров Так если номиналы взяты:j &ш. 40 т/час, 12 вес.%,Сгд 4нм/ч то при Ош, - 35 т/час ГПо - 12 вес. % необходимое значение Grpf 3,5 нму час, а при значениях Сгш. 40 т/час, т 10 ве будем иметь Сгр. 3,3 цм /час. Аналогич поступают и при одновременном изменении Сгцу и (Пц; при Сгш 45 т/час, mQ 10 ве Cjp. 3,75 нмУчас, что позволяет своевременно скомпенсировать эти изменения. не дожидаясь изменения качества полимера на выходе реактора (батареи реакторов). Формула изобретения 1. Способ автоматического регулирования процесса полимеризации, например, в производстве синтетического каучука путем стаоилизации конверсии и среднего молекулярного веса полимера изменением температуры реакционной смеси, расхода регулятора молекулярного веса и катализатора, о т л и - чающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования среднего молекулярного веса полимера, при изменении его величины среднего молекулярного веса в заданных пределах стабилизируют расход ре- гулятора молекулярного веса и температуру реакционной смеси, а воздействие на расход катализатора осуществляют в зависимости от величины конверсии, затем при изменении величины среднего молекулярного веса за верхний заданный предел расход катализатора стабилизируют на достигнутом к моменту указанного изменения значений, стабилизируют расход регулятора молекулярного веса, а воздействие на температуру реакционной ск{еси осуществляют в зависимости от величины среднего молекулярного веса, затем при изменении величины среднего молекул$фного веса за нижний заданный предел стабилизируют температуру реакционной смеси, а воздействие на расход регулятора молекулярного веса изменяют в зависимости от величины среднего молекулярного веса. 2. Способ по п. 1, отличающ и и с я тем, что при отклонении расхода щихты и/или концентрации мономера в шихте от заданного значения корректируют расход регулятора молекулярного веса. Источники информации принятые во внимание при экспертизе: 1.Авт.св. № 263878, кл. С О8 d 1/00, 1967. 2.Авт.св, № 401976, кл. G- О5 d 21/ОО 1969 (прототип) 3.Авт.св. № 342173, кл &05 d 21/ОО , 1969.

Ж