Способ регулирования отвода тепла реакции полимеризации Советский патент 1979 года по МПК C08F2/00 G05D27/00 

где tg и TJ- значения температур в начале обратного холодильника; Т и Tg- значения температур в конце обратного холодильника. На фиг. 1 изображена схема регулирования реактора объемом 100 изготовления поливинилхлорида; на фиг. 2 - схема соединений для опреде лёния усредненного температурного значения Т; на фиг. 3,4 - варианты схемы регулирования реактора. Изображенный на чертеже реактор 1 является в данном случае реактором полимеризации поливинилхлорида, рубашка 2, которого подключена к рецир куляционному циклу 3 хладагента. В начале полимеризации заданное значение Т регулятора 4 устанавливают, например, на поддерживаемую при поли меризации температуру реактора 1(Т ). Кроме того,в подводе охлаждаю щей воды для рубашки 2 измеряют температуру Tg.Подвод пара и воды регулируют посредством схемы каскадного регулирования, имеющее первый направ ляющий и первый следящий регуляторы/ 4, 5, которые управляют паром и водой, соответственно через клапаны 6,7. ,X Способ регулирования отвода тепла реакции полимеризации осуществляют следующим образом. Если в первом направляющем регуляторе 4 для температуры рубашки 2 фактическая температу ра Т отклоняется от заданной темпе ратуры Т, то первому следящему регулятору 5 подают новую заданную температуру, которую сравнивают с фактической температурой Т. Благодаря тому обстоятельству, что в качестве эталонной величины используют температуру охлаждающей воды для рубашки 2 Т, возможно более, быстрое и более точное регулирование, чем в том случае, если в качестве измеряющего .:.- . значения подают только температуру реактора Т.Мощность охлаждения рубашки 2 такова, что при осуществлени реакции температура реактора 1 повышается. При превышении определенного установленного температурного предела, лежащего примерно при температур , система автоматического регули рования обратного холодильника 8 иастраивает необходимую холодопроизвод тельность. Т змёрё нная в 1 температу ра Т подается второму направляющему регулятору 9 для обратного холодильника 8, который нагружается одновременно температурой Т + (например 51 С) в Качестве заданной величины. Если фактическое значение Т отклоняется от заданного значения второго н правляющего регулятора 9, тЬв;р втором следящем регуляторе 10 йёРеФ йвается заданное значение. Поданное второму следящему регулятору 10 фактическое значение Т проходит через схему коррекции 11, в которой достигается пропорциональность между изменением фактического значения Т и отдаваемой обратным холодильником 8 мощностью. Полученное во втором следящем регуляторе 10 значение управляет клапанй.ми 12, 13 и, таким образом, потоком 14 охлаждающей воды в рубашку 15 обратного холодильника 8. В представленном примере охлаждающую воду для обратного холодильника 8 берут из рециркуляционного цикла для охлаждения рубашки 2 реактора 1. Поскольку эта вода в основном имеет . постоянную температуру,например 25С, и она имеется в большом количестве, температуру рубашки 15 для обратного холодильника 8 можно с помощью этой воды быстро изменять. Однако поток 14 охлаждающей воды можно также регулировать независимо от цикла рубашки 2, а именно как открытую, так и закрытую систему. В противоположность этому рециркуляция в рубашке 2 остается почти постоянной и на нее влияет лишь дополнительное сопротивление потока обратного холодильника 8. Существенным при использовании предлагаемого способа является тот факт, что значение температуры Т, определяют путем измерения температуры хладагента в рубашке 15. Кроме тото, температуру можно измерять только в одной точке и сравнивать с температурой . Однако величину Тj можно также определять как усредненную температуру нескольких точек измерения., Так,например, при четырех точках измерения с температурными значениями Т , Т, Tj, Tg (точки измерения расположены снизу вверх, как изображено .на фиг.1) получают матрицу четырех температурных значений, которые оценивают различным образом. В случае, если например, обе расположенные внизу точки.измерения с большим коэффициентом влияют на регулируемую величину, а обе расположенные выше - с меньшим коэффициентом, то среднее значение можно определять по следующей формуле: X Vi-C2T 2T T5-vT) В качестве выполненного для регу::ирования усреднения явилось также определяемое согласно фиг.2 значение температурного сопротивления следующей формулы: . () R T.-R . 345 б Это усреднение достигается за. счеттого, что согласно фиг. 2 производят Параллельное включение каждых двух температурных измерительных ре зисторов. Благодаря высокому качеству регулирования системы с блоками 9, 10, 11. 12 и 13 и всегда имеющемуся реЗёрйЙ му количеству холодной воды, значен температуры реактора можно изменять при желании путем изменения охлажда: ющей мощности обратногохолодильни, ка 8. Нагрев обратного холодильника 8 осуществляют с достаточной скорос посредством тепла конденсации пара. При этом количество охлаждающей воды регулируют с.оответственно ввделяемом при полимеризации количеству тепла . При этом для того, чтобы получить в обратном холодильнике 8 более высокую температуру, необязательно испол зовать теплую воду или пар при сокра щении мощности охлаждения, поскольку мощность охлаждения уменьшается с достаточной скоростью благодаря тепл конденсации. Количество точек измерения в обратном холодильнике 8 можно варьировать. Определенные значения можно из менять во время измерения, точки измерения можно включать или выключать так что усредненную температуру Tfj, можно корректировать путем соответствующего переключения та к ,что QW даваемое регулятору фактическое значение значительной мере прямо пропорционально мощности охлаждения обратного холодильника 8. Пример 1, При проведении опыта с обратным холодильником 8 реа тора 1 емкостью 200 м заданное значение реактора 1 устанавливают на 0,5°С ниже. Следствием этого явилось изменение мощностиохлаЖдёнйя обратного холодильника 8 в течение 2 мин на максимальную мощность охлаждения и после достижения новой заданной температуры последующая перестройка на имеющуюся до изменения заданного значения мощность охлаждения. При повышении заданной температуры на 0,5°С мощность охлаждения в течение двух минут значительно сокращается, а после нагрева имеющейся в обратном холодильнике 8 воды мощность нагрева почти равна нулю. При уменьщеНИИ разницы .температуры реактора 1 с установленной заданной температурой мощность охлаждения сравнивается с мощностью реакции в реакторе 1, Опыты показали, что возможно регу лирование температуры реакцйОйТйой массы полимеризации в котлах емкость 200 точностью до ±0,, в пересчете на месфо размещения щупа для измерения температуры. Таким образом можно достичь, прежде всего дли крупных реакторов, особенно точного регулирования. Кроме того, при этом повыщается безопасность системы регулирования, поскольку при отсутствии подаваемой извне охлаждающей воды в короткое время обеспечено охлаждение обратного холодильника 8 .имеющейся в рубашке 2 реактора 1 водой. Если в обратный холодильник 8 поступает хладагент от независимой системы, то возможны два варианта ре гули зования тёйпёра1УрЬ1 рёа1 ЦиЬннбй массы в реакторе,. При этом один .вариант проводят, как .описаноёышё/ а другой вариант заключается в том, что температуру реакционной массы в реакторе рёгуЖрУю 1 тбл ькЬ путем изменения расхода хладагента в обратный холодильник 8, т.е, рё1гулирование тёмНературЁ1 лада:г н1§,поступающего в руб.ашку 2 реактора 1,не используют. При . р 2 (фиг,3) . Повторяют описанный выше пример с той разницей, чтохладагент с температурой подают в рубашку 15 обратного холодильника 8 через клапан 12 из системы, независимой от цикла хладагента, поступающего в рубашку 2 реактора 1, Расход хладагента составляет 20-100 м ч (в крайнем .случае до 300 м /ч), В рубашке 2 реактора 1 циркулирует хладагент с температурой 25°С в количестве примерно 500 м /ч. Температуру хладагента ре улйруют ука:§а нь1мвЙ11 б спосЬбом. Описанный выше вариант позволяет такое же точное регулирование температурй ;Е) массы в реакторе 1, что и вариант по Примеру 1, П р и м е р 3 (фиг,4), Повторяют описанный выше пример с той разницей, что температуру Т.в реакторе 1 регулируют только путем изменения расхода подаваемого в рубашку обратного холодильника 8 через клапан 12 хладагента. При этом хладагент не отбирают из цикла хладагёйта в рубашке 2 реактора 1, а подают из независимой системы, В рубашке реактора 1 циркулирует хладагент в колйчествё примерно 400 , причем в цикл постоянно подают 50 м/ч холодной воды. Соответствующее количество хладагента стекает через перелив, Описанный вариант позволяет осуществлять такое же точное регулирование температуры реакционной массы, что и вариант по примеру 1, Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что температуру хладагента измеряют непосредственно в рубашке 15 обратного холодильника 8 и, таким образомj каждое изменение температуры хладагента вследствие воспринятия тепла конденсации может подаватьсяпракгйчё ски без запаздывания в систему регулирования. Благодаря использованию предлагаемого способа .можно в короткое время, примерно в 1-2 мин, устанавливать максимальную, и, соответственно, минимальную производительность охлаждения обратного холодильника 8 и, таким образом, предотвратить колебания внутренней температуры реактора 1 во время процесса полимеризации, заданное значед1ие температуры реак6ционной массы в реакторе можно держать при этом практически постоянным. Как правило, отклонения указан ной температуры составляют менее 0, и не более О,5°С. Формула изобретения 1. Способ регулирования отвода тепла реакции полимеризации в растворе или дисперсии, осуществляемой в реакторе, оборудованном обратным холодильником, заключающийся в регулировании температуры хладагента в обратном холодильнике и изменении расхода хладагента в обратный холодильник в зависимости от температуры реакционной массы в реакторе,о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности регулировани температуры реакционной массы в реа торе, измеряют в одной или несколь8кйх расположенных друг за другом точках в направлении потока хладагента в обратном холодильнике его температуру, усредняют полученные величины, и,в зависимости от изменения результирующей величины, корректируют расход хладагента в обратный холодильник. 2. Способ по п. 1, отличающий с я тем, что результирующую величину температуры хладагента в обратном холодильнике определяют по Т-.-1-(2Т..Т, формуле: где Т„ и значения температур в начале обратного холодильника; Tg и Т - значения температур в конце обратного холодильника. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ №1495145, кл. 39 t 1/98, 1971. .

2.7

г-.

Ц; 0тГ

.2

Ts+fC

Пере/iuB

//

Пере/гиб,

ВаЗа

Вода

Г,

й/г.«