Способ регулирования процесса эмульсионной полимеризации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) (И 1 З(1) С 08 Р 2/22; С 05 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГТИЙ(71) Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности(56) 1. Авторское свидетельство СССР763366, кл.С 05 0 27/00, 1978.2. Авторское свидетельство СССР М 954391, кл. С 08 Р 2/22, 1981 (прототип)(54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯПРОЦЕССА ЭИУЛЬСИОННО ПОЛИМЕРИЗАЦИИв батарее последовательно установ -ленных полимеризаторов при подаче инициатора и активатора в первыйполимеризатор, заключавшийся в изменении подачи инициатора в зависимостиот конверсии мономера в головной части батареи с коррекцией по концентрации примесей в шихте, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения диапазона молекулярно-массовогораспределения и увепичения производительности батареи, определяютконцентрацию нераспавшегося инициатора на выходе второго полимеризатора батареи и при ее уменьшении увеличивают температуру но всех последуюших полимеризаторах батареи,а при увеличении - часть активатораподают в прямо пропорциональнойзависимости на вход третьего полимеризатора батареи.Изобретение относится к способам регулирования процессов эмульсионной полимеризации и может быть использовано в промышленности синтетического каучука.Известен способ управления процессом иизкотемпературиой нолимеризации дивинила со стиролом, состоящий в регулировании температуры процесса в зависимости от концентрации полимерах частиц на выходе третьего полимеризатора батареи 11.Однако этот способ не учитывает изменение качества образовавшегося15 полимера.Наиболее близким к изобретению По технической сущности и базовым объектом является способ регулирования процесса эмульсионной полимеризации в батарее последовательно уста"20 новленных полимеризаторов при подаче инициатора и активатора в первый полимеризатор, заключающийся в изменении подачи инициатора в за 25 висимости от конверсии мономера в головной части батареи с коррекцией по концентрации примесей в шихте 21.Однако этот способ не обеспечивает высокую производительность батареи из-за неоперативного управления процессом, Это объясняется тем, что известный способ не учитывает качественный показатель полимера или параметр, косвенно характеризующий его. 35(Кроме того, известный способ характеризуется Ограниченными возмокностями в отношении уменьшения диапазона молекулярно-массового распределения полимера из-эа наличия 40 малого числа управляющих воздействий.Цель изобретения - уменьшение диапазона молекулярно-массового распределения ММР 1 полимера и увели чение производительности батареи.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования процесса эмульсионной полимерн эации в батарее последовательно уста новленных полимернэаторов при подаче инициатора и активатора в первый полимеризатор, заключающемуся в изменении подачи инициатора в зависимости От конверсии мОномеря В ГолоВной 55 части батареи с коррекцией по концентрации примесей в шихте, определяют концентрацию нераспавшегося инициатора на выходе второго полнмернзатора батареи и при ее уменьшенииувеличивают температуру во всех последующих полимериэаторах батареи, апри увеличении - часть активатора по"дают в прямо пропорциональной зависимости на вход третьего полиме"ризатора батареи,Сущность способа заключается вследующем.Активатор взаимодействует синициатором и ускоряет его распад,что приводит к образованию свободных радикалов, Количество образовавшихся свободных радикалов определяет число полимерных частиц.Начальная стадия реакции полимеризации - образование полимерныхчастиц - Определяет дальнейший ха -рактер полимеризации. От нее зависиткак производительность полимеризационной батареи, так и молекулярномассовое распределениеММР) продуктаа.Образование полимерных частицпроисходит практически только впервых трех полимеризаторах батареи.В связи с этим в качестве регулируемой величины берется концентрациянераспавшегося инициатора на выходевторого полимеризатора батареи,Это повышает Оперативность управления, а следовательно, производительность и качественные показатели процесса.Уменьшение концентрации нераспавшегося инициатора на выходе второго пол и мери э атор а бат арен по ср авненню с номиналом приводит к увеличению числа полимерных частиц, образовавшихся в первых двух полимеризаторах, Вследствие этого уменьшается доля высокомолекулярных полимерных цепей, что смещает пнк ММР в левую сторону, в результате чего ухудшается качество выходного продукта, Для повышения однородности полимерных цепей увеличивают температуры во всех последующих полимеризаторах батареи н технологически допустимых пределах. Увеличение концентрации нераспав - шегося инициатора на выходе второго полимериэатора батареи по сравнению с номиналом приводит к уменьшению числа полимерных частиц. При этом уменьшается производительность полимеризационной батареи и пик1ММР полимера смещается в правую сто 1 0786 4рону в результате увеличения доли высокомолекулярных полимерных цепей, Для увеличения числа полимерных частиц, образовавшихся в третьем полимеризаторе батареи, часть активатора подают на вход третьего полимеризатора батареи. Количество активатора, подаваемого на вход третьего полииеризатора батареи, определяют по формуле: ОкФ 1 йигде К - расходный коэффициент по активатору, показывающий количество активатора, которое необходимо 5 подать на единицу веса углеводородной шихтш (р авен О, 2 15 );С - количество нераспавшегося91инициатора на выходе второго полимеризатора батареи. 20На чертеже приведена блок-схема системы управления, реализующей данауэй способ.На схеме показаны полимеризаторы 1, 2 и 3, трубопроводы подачи эмульсии 4, углеводородной шихты 5, инициатора 6, общего активатора 7, активатора на вход батареи полимеризаторов 8, активатора на вход третьего полимеризатора батареи 9, прямого хладагента О, обратного хладагента 11, латекса 12, чувствительный элемент 3 расхода инициатора, регулятор 4 расхода инициа - тора, регулирующий орган 15 на тру 35 бопроводе инициатора, чувствитель - ный элемент 16 расхода общего активатора, регулятор 17 расхода общего активатора, регулирующий орган 8 на трубопроводе общего активатора,40 чувствительный элемент 19 расхода активатора на входе третьего полимеризатора, регулятор расхода 20 активатора на входе третьего полимеризатора, регулирующий орган 21 на тру 45 бопроводе активатора на входе третьего полимеризатора, датчик 22 темгературы в полимериэаторе 1; регулятор 23 температуры в полимеризаторе , регулирующий орган 24 на трубопроводе прямого хладагентд в полимеризатор 1, датчик 25 температуры в полимериздторе 2, регулятор 26 температуры в полимеризаторе 1, регулирующий орган 27 нд трубопроводе прямого хладагента в полимеризатор 2, датчик 28 температуры в полимеризаторе 3, регулятор 29 температуры в полимеризаторе 3, регулирующий орган 30 на трубопроводе прямогохладдгентд в полимеризатор 3, анализатор 31 конверсии мономеров, анализатор 32 концентрации примесей вшихте, днапизатор 33 концентрациинераспавшегося инициатора, элемент 34сравнения и переключатель 35.Способ осуществляется следующимобразом,Батарея полимеризаторов на схемеусловно представлена тремя полимеризаторами. По трубопроводу 4 на входполимеризатораподается эмульсия,состоящая из углеводородной шихты,инициатора, активатора, поступающихпо трубопроводам 5, 6 и 8, а такжеводной фазы и модификатора ( на схеме не показаны 1. Общий активатор поступает по трубопроводу 7. Частьактиватора по трубопроводу 9 поступает нд вход третьего полимеризатора батареи, остальной активаторпо трубопроводу 8 нд вход батареиполимеризаторовДля отвода выделившегося теплареакций полимеризации в полимериэаторы , 2 и 3 по трубопроводу 1 О по.ступает хладагент, который послеиспользования отводится по трубопроводу 11. Реакционная масса избатареи полимеризаторов выводитсяпо трубопроводу 12 в отделениедегазации незаполимеризовавшихсямономеров. Чувствительный элемент 13,регулятор 14 и регулирующий орган 15образует контур регулированиярасхода инициатора нд входе батареиполимеризаторов, Чувствительный элемент 16, регулятор 17 и регулирующий орган 18 образуют контур регулирования расхода общего активатора. Соотношение между расходами инициатора и активатора поддерживаетсяна постоянном значении при помощирегулятора 17.Заданием для регулятора 17 является выходной сигнал чувствительного элемента 13, пропорциональный текущему расходу инициатора.Чувствительный элемент 9, регулятор 20 и регулирующий орган 21 образуют контур регулирования расхода активатора на вход третьего пслимеризатора батареи. Датчик 22, регулятор 23 и регулирующий орган 24 образуют контур регулирования температуры в полимеризаторе 1. Датчик 25, регулятор 26 и регулирующий орган 271110786 Составитель В. ШуваловТехред М,Тепер Редактор Л.Авраменко Корректор В,Синицкая Заказ 6259/20 Тираж 468 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по лелам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Филиал ППП "Патент" г. Ужгород, ул, Проектная, 4 образуют конгур регулирования температуры в полимеризатор 2, Датчик 28, регулятор 29 и регулцрунщцй орган 30 образуют контур регулирования температуры н полимеризаторе 3, Кон версия мономерон н головной части батареи полимеризаторов измеряется ац ал из атор ом 31.Выходной сигнал анализатора 31, пропорциональный текущей конверсии 10 мономеров, поступает в камеру Задание" регулятора 14 расхода инициатора, В камеруКоррекциярегулятора 14 расхода инициатора подается выходной сигнал анализатора 32, про , порциональный концентрации примесей в шихте. Концентрация нераспавшегося инициатора на выходе второго полимеризатора батареи измеряется анализатором 33. Выходной сигнал анали затора 33, пропорциональный концентрации нераспавшегося инициатора поступает в элемент сравнения 34, где сравнивается с номинальным значением. При изменении выходного сигнала 25 элемента 34 сравнения н меньшую сторону переключ-тель 35 подключает линии связи элемента 34 сравнения с регулятором 29 температуры полимери - затора 3, Регулятор 29 с воздействием на регулирующий орган 30 уменьшает расход хладагента в полимеризаторе 3 и тем самым увеличивает температурув полимеризаторе 3. Это улучшает ММ 1 полимера. При измененииныхоццого сигнала элемента 34 сравцеция н большую сторону переключатель 35 подключает элемент 34 сравцция к регулятору 20 расхода активатора ца входе третьего полимеризатора батареи.В этом случае регулятор 20 в прямо пропорциональной зависимости обеспечивает подачу активатора на входтр ет ьего полимериз атора батареи,что способствует образованию свободных радикалов н третьем полимеризаторе батареи. В результате увеличивается производительность полимеризационной батареи,Таким образом, часть активатораа, поступающе го на вход третьегополимеризатора батареи, и температура н каждом полимеризаторе батареиначиная с третьего полимеризатора,в соответствии с данным способомизменяется в зависимости от концентрации нераспавшегося инициатора,определяемого на выходе второго полимеризатора батареи,Использование данного техническогорешения в крупнотонцажном производстве синтетического каучука позволяет уменьшить диапазон ММР полимерана 15-207 и увеличить производительность полимеризационной батареи на137 за счет повышения оперативностиуправления процессом,