Устройство для автоматического регулирования процесса растворной полимеризации Советский патент 1983 года по МПК C08F2/06 G05D27/00 

..

Иэофетение относится к 5Ртройствам для автоматического управления процессом раетворнов полимеризации и может найти приме1ЮНИ1э в химической и нефтехимической промьшшевносгях, в частноdTH в автоматвзированвых системах управления процессами псншмеризашш в лроизвояртве изопренового синтетического каучука.

Известно устройство дш авпроматичесх . копэ управления процессом полимеризашга, например этилена, в трубчатом реакторе ваысокрго давления, которое солеряаяг датчики и регзтагаторы температу ры и давлёшс в реакторе, клапаны на выходе из реактора, на линии ишшватора в компрессор, на линии водорода в компрессор, датчик температуры в отделителе низкого давления, датчики толшошы пленки в начале реактора и в середине реакционной зоны реактора ВОА ключенные через блок регулирования толхцинь пленки к клапану на линии подачи водорооа, бцоЕ оптимальнскго cooiv ношения процентного содержания гголи- мера в реактс е и плоп

ти полимера на выходе из отделителя низкого давления ij .

Это yc oftcTBo непригоднр для управлешш прохюссом растворной полиме ризакив, проводимом в реактЬров.

Наиболее близким щ изо€|ретению smляется устройство дия автоматического управления процессе расфворной цолим ризации, содержащее автомаггаческве регуляторы поаачи исходной реакционной л смеси, катбцгатическгао ксймплекса и мо дифика1гора молекутгарной массы, а также многокапиллярный вискозиметр по-лимеризата постоянного расхода Г 2j .

Выходные сигналы многокапшшяриого вискозиметра поступают на вход рет гляторов подачи компонентов каталитического комплекса, при этом предусмотрена возможность изменения .задания указанным регулятором в заданном соотношении.

Иавестное устройство применимо лишь в процесх;е полимеризации при получении полибутвдиенового каучука, где 5 компонентя каталитического комплекса подаются в реактор раздельно. В процессах полимеризации при получении других каучуков, например полтшзопренового каучука, где в исясодную шихту по- 10 дается каталитический комплекс и вещество - модификатор молекулярной массы, применение известного устройства связано с большими погрешностями, обусловленными совместным влиянием ts как концентрации полимера в растворе, так и его молекулярных параметров на выходные сигналы многокапиллярного вискозиметра. Таюам образом, недостатком известного устройства является ниэкая точность регулирования степени конверсии и молекулярной массы полимеризата.

Целью изофетения является повышение точности регулирования степени кон- 25 версии мономера и молекулярной массы полимера.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического регулирования процесса растворной поли- „ меризации, содержащее автоматические регуляторы подачи исходной реакционной смеси, каталитического комплекса и модификатора молекулярной массы, а , также многокапиллярный вискозиметр полимеризата постоянного расхода, датчиком температуры, установленным на линии подачи полимернзата в многокапиллярный вискозиметр, который содержит межкапиллярные входные и выходные камеры, а также четыре капилляра одинакового внутреннего диаметра, включенных при помощи указанных камер паралиэ лельно двумя ветвями и попарно: короткий - длинный, длинный - короткий, сумматором и двумя дифманометрическими преобразователями подключенными к входу: один - к короткому капилляру. Другой к мёжкапиллярньтм камерам, а по выходу - к сумматору, датчиком состава реакционной смеси и блоком стайишзации конверсии, соединенным по входу с сумматором и датчиком состава исходной реакционной смеси, а по выходу - с регулятором поДачи каталитического комплекса, и блоком вычисления молекулярной массы, соединенным по Евсоду с сумматором, датчиком температуры и дифманометрическим преофазователем, подгаоочепным

к межкшгалларным камерам, а по выходу - с регулятором подачи модификатора молекулярной массы.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для автоматического управления процессом растворной полимеризации.

Схем содержит полимеризационный аппарат 1, куда подается: исходная реагаосионная смесь, на линии которой имеется контур стабилизации расхода, включающи датчик 2, автоматический регутютор 3, регулирующий клапан 4; каталитический комплекс со своим контуром стабилизации расхода. Включающим датчик расхода 5, автоматический регулятор 6, рагзтгарующий клапан 7; модификатор молекулярной массы, на линииподачи которого в полимеризационный аппарат 1 собран также контур стабилизации рархода, включающий датчик расхода 8, автоматический регулятор 9 и регулирующий клапан 10.

На линии шлхода полимеризата из . аппарата 1 установлен многокапиллярный вискозиметр постоянного расхода с зацатчиком постоянного расхода 11, --первиными преобразователями абсолютной и эффективной вязкости, выполненными в виде параллельного соединения последовательно соединенных при помощи межкапиллярной камеры 12 короткого капилляра 13 и длинного капилляра 14, и последовательно соединенных при помощи межкапиллярной камеры 15 длинного 16 и короткого 17 капилляров. Параллельное соединение этих пар капилляров выполнено посредством входной 18 и .выходной 19 камер. Длинные и коропгкие капилляры одинакового внутреннего диаметра имеют в каждой паре противоположное расположение, при этом их длины имеют соонсяиение 1:2. К межкапиллярным камерам 12 и 15 подключен дифманометрический преобразователь 20, а к короткому капилляру 17 подкгиочен дифманометрический преобразователь 21, причем эти дифманометрические преобразователи имеют одинаковый предельный перепад давления. Выходы обоих дифманометрических преобразователей 20 и 21 подключены к сумматору 22. На схеме показан также датчик температуры 23, который установлен на линии полимеризата в многокапиллярный вискозиметр, блок стабилизации конверсии 24, датчик состава исходной реакционной смеси 25 и блок вычисленвя молекулярной массы 26. Блок ста лвэашга конверсии 24 подключен по входу к датчику состава исходной реакционной смеси 25 и к сумматору 22, а по вьрсоду - к регулятору 6 подачи каталитического комплекса. Блок вычисления молекулярной- массы 2 6, в свою очередь, подключен по входу к датчику температуры 23 полимеризата, суммато ру 22 и дифманометрическому преобразователю 20, а по выходу - к регулято ру 9 подачи модификатора мояекутгарной массы. Устройство работает следующим офа эом. В исходной фазе процесса некоторое количество исходной реакционной смеси (8-5О т/ч) поступает в полимеризационный аппарат 1. Для нормального протека ния технологического процесса полимеризации в аппарат 1 поступает также ката литический комплекс (2О-23О л/ч) и водород (2-1О ), применяемый в в качестве модификатора модекулярной массы. Расход реакшгонной смеси поддерживается постоянным контуром стабилизации расхода {д)атчик расхода 2, автоматический регулятор 3 и perjTrapyio ший клапан 4). Необхого мые значения расходов каталитического комплекса и модификатора молекуляргюй массы поддерживаются в соответствии с нормами технологического регламента соответств ющими локальными контурами стабилизации. Полимеризат с вьвссща полимеризационного аппарата 1 при помощи задатчика постоянного расхода 11 прокачивается через многокашшлярный вискозиметр, где определяются его вязкостные свойства. Выходной сигнал диф«1анометрического преофазователя 2О, подключенного к межкапиллярным камерам 12 и 15 многокапиллярного вискозиметра постоян ного расхода, пропорционален абсрлкггно . вязкости среды при соответст ющей скоро ти сдвига, определяемой соотношением производительности задатчика постоянного расхода и внутренним диамет юм применяемых капилляров. Причем, ввиду того, что в многокапиллярном вискозй- метре все капилляры имеюгг однаковый внутренний диаметр и включены в мосто вую схему, на результат определения абсошогной вязкости не влияет поправка на вхвдовые эффекты и на кинетическую энергию, характерные для капиллярных вискозиметров. С другой стороны, выходной сигнал дифманометричес кого п реобр азователя 21, подключенного к межкапиллярной камере 15 и выходно й камере 19, т. е. к короткому капилляру 17, пропорционален эффективней вязкости при той же скорости сдвига. В этом случае результат измерения эффективной вязкости искажается за счет влияния указанных неконтролируемых псягравок. Выходные сигналы дифманометрических преофазоВ гтелей 20 :и 21 поступают на вкод сумматора 22, который обрабатывает поступающие на его вход сигналы по формуле С а () + в,(1) где - перепад давления в межкапиллярнызРкамерах }Ру - перепад давления на коротком капилляре а, в - постоянные коэффициенты. При этом выходной сигнал сумматора представляет собой концентрацию полимера в растворе, и в результате соотношения данных и коротких капилляров 2:1 он не зависит от вязкости контролируемой среды, и, естественно, от модекулярных параметров каучука. Выходной сигнал сумматора поступает далее на блок 24 стабилизации конверсии, который также связан с датчиком 5 соста-, ва несходной реакционной смеси. На основе поступающей информации, в блоке 24 стабшшзашга конверсии определяется значение конверсии, и сигнал, пропорциональный расходу каггалитического комплекса, необсодимохч) для достижения заданной, кошерсии, поступает как задание регулятору 6 контура стабилизшши расхода каталитического комплекса. Регулятор 6 отрабатывает задание по расходу каталитического комплекса, и в полимеризационный аппарат 1 начинает поступать такое количество комплекса, которое обеспечивает заданную степень конверсии мономера в полимер. Информация о температуре полимеризата от датчика 23, о вязкости реакционной смеси от дйфманомеггрического преобразователя 2О; и от сумматора 22-0 концентрации полимера в раствоper поступает на вход блока 26 определения молекулярной массы. На основании полученной информации в блоке 26 определяется молекулярная масса полил ера каучука по формуле М а ДР, 4- В (№ - ЛРк). + ,(2)

где Т - температура полимеризата; М - молекулярная масса; а , в. , а - постоянные коэффшшёнты..

При отклонении молекулярной массы . М от значения, прудуомотренного технологическим регламентом, автоматический регулятор 9 контура подачи модификатора молекулярной массы изменяет в соответствующую сторону подачу, модификатора (водорода) так, что в аппарат 1 поступает определенное количество модификатора, необ содимое для получения попнмера с заданной молекулярной массой.

Локальные системы стабилизации расхода каталитического комплёюга и модификатора молекулярной массы поддерживают текущие значения расходов указанньк реагентов на заданных значениях. При отклонении качественных показа телей (концентрации полимера в растворе или конверсии и молекулярной массы каучука) от значений, предусмотренных технологическим регламентом, автоматические регуляторы 6 и 9 на основе |Яйформации от блока стабилизации конверсии 24 и блока вычисления молеку;сярной массы 26 воздействуют по описанным алгоритмам на процесс полимеризации с целью комлевсации указанных отклонений.

В предложенном усярройстве по сравнению с известным решением определе-; ние качественных показателей процессо полимеризации на основе вязкостных свойств происходит значительно точнее: блоки стабилизации конверсии и вычисления молекулярной массы используют для этих целей дополнительную информацию от датчика состава исходной реакционной смес датчика температуры полимеризата на линии подачи в многокапиллярный виско зиметр, а также определение вязкостЗых свойств полимериаата происходит с томатическим исключением неконтролтфуе мых поправок на капиллярах, и в с этим концентрация полимера & растворе и качественные показатели определяются более достоверно.

Указанные преимущества обеспечивают значительное повышение точности регулирования качественныхпоказателей получаемого полимера сиитеггического icay jчука.

Указанное повышение точности регулирования качественных показателей технологического процесса полимеризации влечет за собой значительное уменьшение копкчвёгъа брака, снижение расходных коэффициентов по каталитическому комплексу и модификатору молекулярной массы. Это обеспечивает получение готового продукта лучшего качества с меньшими затратами исходных реагентов.Формула изобретения

Устройство для автоматического рег пгарования процесса растворной полимервзахши, содержащее авггоматические регуляторы подачи исходной реакционной смеси, каталитического комплекса и модификатора молекулярной массы, а также многокапиллярный вискозиметр полимеризата постоянного расхода, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования степени конверсии мономера и молекулярной массы полимера, оно снабжено датчиком температуры, установленньшл на линии подачи полнмеризата в многокапиллярный вискозиметр, которь1й содержит межкапиплярные содные и выходные камеры, а также четыре капилляра одинакового внутреннего диаметра, включенных при помощи указашых камер параллельно двумя ветвями и попарно: короткий - дяЕнный, длинный - короткий, сум- fвтopoм и двумя дифманометрическими преобразователями, подключенными по входу: один - к короткому капилляру, другой к межкеашллярным камерам, а а по выходу - к сумматору, датчиком состава реакционной смеси и блоком стабилизации конверсии, соединенным по входу с сумматором и датчиком состава реакционной смеси, а по выходу - с регулятором подачи каталитического комплекса и блоком вычисления молекулярной массы, соединенным по входу с сутиматором, датчиком температурил г дифманометрвчесжнм преофазователем, 110Д1(точенным к м ккапвллярным камерам а по выходу - с регулятором подачи модфикатора молекулярной массы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 466247, кп, О5Э 27/ОО, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР N9 504788, кп. С 08Я 2/06, 1973 (прототип).