Способ управления процессом растворной полимеризации бутадиена Советский патент 1982 года по МПК C08F136/06 G05D27/00 

Изобретение относится к управлению производственными процессами, в частности к способам управления процессом растворной полимеризации бутадиена при получении стереорегулярно;го полибутадиенового каучука, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.-.

Известен способ регулирования непрерывного процесса полимеризации путем воздействия на расход компонентов каталитического комплекса в зависимости от промежуточного параметра, например от температуры в зоне реакции, конверсии мономера или вязкости полимеризата, а задание на этом параметре корректируют в зависимости от отключения качественного показателя полимера, например вязкости, от заданного значения Д.

Однако этот способ обладает недостатками, так как стабилизация одного из промежуточных параметров недостаточна для стабилизации процесса полимеризации в целом.

Известен также способ управления процессом растворной полиг1еризации бутсщиена на комплексном катализаторе, состоящем из алюминиевого и титанового компонентов, при раздельном

введениии компонентов в зону реакции путем стабилизации температуры в этой зоне, измерения среднего молекулярного веса или вязкости по Муни полимера, а также его пластичности и воздействия при отклонении первых двух параметров от номинального значения на расход алюминиевого каташизатора, а при отклонении третьего

10 цараметра от номинального значения на расход титанового компонента катализатора 2.

Недостатком этого способа является невысокое качество стабилизации вяз15кости каучука по Муни в конце процесса из-за большого транспортного запаздывания в контурах управления, в случае проведения процесса полимеризации в батарее последова1ельно уста20новленных полимеризаторов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ управления процессом растворной полимеризации бутадиена, проводимом

25 в батарее последовательно установленных полимеризаторов, при подаче углеводородной шихты в первые два полимеризатора и. компонентов катализатора: галогенидов титана и триизобу30тилаллюминия - в первый полимеризатор путем изменения расхода га/югенидоа титана в зависимости от конвер5 сии мономера. Согласно этому способу обеспечизается поддерживание на за-;, данном значении вязкости реакционной .среды и концентрации в ней полимера Нконверсии) в головной части полимериэационной батареи 3j.

Однако стабилизация .указанных проме куточных параметров не всегда обеспечивает поддержание на заданном значении вязкости каучука по Муни в конце процесса. Обусловлено это тем, что .на вязкость по .Муни полимера в конце процесса Ьолимеризации оказывае сильное влияние изменение конверсии мономера в головной части батареи.

Цель Изобретения - улучшение однородности полимера по вязкости.

Эта цель достигается способом управления процессом растворной полимеризации бутадиена, проводимом в батарее последовательно установленных полимеризаторов, при подаче углеводородной шихты в первые два полимеризатора и компонентов катализатора - галогенидов Титана и триизрбутил алюминия в. первый полимеризатор путем изменения расхода галогенидов титана в зависимости от конверсии мономера, измеряют на выходе второго полимаризатора вязкость реакционной среды к концентрацию полимера, определяет конверсию мономера и время пребывания реакционной массы в третьем и последующих полимеризаторах, по полученным значениям шизико-химичеоких параметров определяют прогнозируемое значение вязкости по Муни полимера на выходе батареи полимеризаторов и в зависимости от полученного значения корректируют расход триизобутилалюминия.

На чертеже представлена блок-схема, реализующая предлагаемый способ.

Блок-схема содержит смеситель 1, раекторы 2,- 2д, датчики расходов бутадиена 3, растворителя 4, трииЗобу тилалюминия 5 и галогенидов титана б, а также вискозиметр 7, рефрактометр 8, вычислительное устройство 9, регуляторы вязкости по Муни 10, конверсии 11, расходов триизобутил-алюминия 12 и галогенидов титана 13.

Пример. Исходные продукты процесса полимеризации - бутадиен (концентрация не ниже 99%) и растворитель (толуол ) - предварительно охлажденные соответственно до температур (-10 )q: 2 и (-25) + 5°С, непрерывно подают на вход смесителя 1. Образуюгдуюся полимеризационную шихту распределяют в заданном соотношении между двумя первыми по ходу процесса реакторами полимеризационной батареи.

Расход бутадиена 2,5 ± 0,5 т/ч, растворителя 18 t 2,5 т/ч. Распределение шихты: 60% в первый и 40% во второй раекторы. Процесс протекает в прйсутствиии комплексного катализатора, образующегося непосредственно в реакционной среде.

На выходе второго реактора 2г. измеряют концентрацию полимера в ре|акционной средне Си с помощью автоматического жидкостного рефракто1метра (вес.%).и вязкость реакционной среды с помощью вибрационного низкочастотного вискозиметрав пуазах.

Определяют количество заполимеризовавшегося мономера в первых двух реакторах К по формуле С„100

К 2р . (1)

ш

где С - концентрация шихты, которую (определяют расчетным путем по расходам бутадиена С и растворителя С п

формуле, вес.%:

100

д

2)

ш

Определяют время прохождения реакционной массы через третий и последующ11е реакторы до поступления на выход батареи Т по формуле :

V

(3)

Т

где G - количество подаваемой реакционной массы, м/ч; „ V - объем полимеризаторов, м . По указанным параметрам определяют на выходе второго реактора значение вязкости по Муни, которое будет иметь полмер на выходе батареи по истечении времени Т, по формуле

М 13,1/1- 1,71 С - 0,184 К +

(4)

+ 1,2.5 Т + 24

Конверсию мономера К стабилизируют на заданном значении изменением расхода галогенидов. титана.

Прогнозируемое значение вязкости по Муни полимера, рассчитанное по формуле (4), сравнивается с заданным значением вязкости полимера по Муни на батарее(м ).

Если разница между ними больше по абсолютному значению наперед заданной величины Е, то осуществляется воздействие на расход триизобутилалюминия. При этом если ,ТО расход триизобутилалюминия увеличивают, если M-M.jcE - то уменьшают. Значение Е устанавливают исходя из точности регулирования вязкости по Муни.Если диапазон регулирования ее 44-48 ед, 5 то Е О,25,если 42-50, то Е 0,5, Определение значений величин осуществляют с помощью вычислительного устройства 9. Первый выходной сигнал устройства поступает на вход регулятора 10, ВЫХОДНОЙ сигнал которого используют в качестве задания регулятору расхода триизобутилалюминия 12, на вход KOTopoi;o поступает сигна от датчика 5. Второй выходной сигнал с устройст поступает на вход регулятора 11, выХодной сигнал которого поступает в к честве задания регулятору расхода га логенидов титана 13, на вход которог поступает сигнал от датчика 6. В процессе экспериментальной проверки способа достигнуто повышение качества полимера за счет уменьшения диапазона изменения вязкости по Муни каучука в конце процесса.Диапазон изменения вязкости по Муни уменьшился. с 38г55 до 43-49 ед. Достигнуто повышение конверсии мономера в среднем на 1,5%, Внедрение способа позволит исключить образование некондиционного (вязкость по Муни ниже 40 и выше 50 ед) каучука,повысить произ водительность процесса. За счет повы шения конверсии мономера достигнуто уменьшение расхода толуола, подаваем го на полимеризацию, для получения 1 т каучука на 0,6 т. Формула изобретения Способ управления процессом растворной полимеризации бутадиена, проводимым в батарее последовательно установленных полимеризаторов, при подаче углеводородной шихты в первые два полимеризатора и компонентов катализатора - галогенидов титана и триизобутилалюминия в первый полимеризатор путем изменения расхода галогенидов титана в зависимости от конверсии мономера; о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью улучшения однородности полимера по вязкости, измеряют на выходе второго полимеризатора вязкость реакционной среды и концентрацию полимера, определяют конверсию мономера и время пребывания реакционной массы в третьем и последующих полимериз аторгьх, по полу-, ченным значениям физико-химических параметров определяют прогнозируемое значение вязкости по Муни полимера на выходе батареи полимеризаторов и в зависимости от полученного значения корректируют расход триизобутилалюминия. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W 388666, кл. С 08 F 2/00, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР 402527, кл. С 08 F 136/06, 1972. 3.,Авторское Jcвидeтeльcтвo СССР № 413785, С 08 F 136/04, 1974(прототип).