Способ управления процессом полимеризации

(я)5 С 0 6/04, 0 05 О 27/О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(21) 49388912 (22) 24,05.91 (46) 30.03,93. (71) Воронеж бюро автомат го объединен (72) А,П.Болдь нов., Е,Л.Осов П.М,Вовчук и (73) Товарище венностью "П (56) Авторское ЬЬ 802297, кл.Авторское М 658136, кл. (54) СПОСОБ ПОЛИМЕР ИЗ (57) Использо процессами и производстве химической и Бюл. В 12ское опытно-конструкторскоеики Научно-производственноия "Химавтоматика"рев, В.И.Галкин, Б.Н.Старшиский, А,В.Фомин, А.В.Гагин,М.А,Парасюкство с ограниченной ответстоток"свидетельство СССРС 08 Е 136/04, 1981,свидетельство СССРС 08 Р 2/00, 1978,УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМАЦИИвание; в области управленияолимеризации, в частности вполиизопренового каучука, внефтехимической промышИзобретение относится к способам управления процессами полимериэации, в частности в производстве полиизопренового каучука, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности,Цель изобретения - повышение качества каучука.Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе управления процессом полимеризации в производстве полиизопренового каучука, проводимом в нескольких параллельно работающих полимеризационных батареях, включающем распределение общего расхода шихты по ленности. Сущность изобретения: управление процессом полимеризации осуществляется в нескольких параллельно работающих полимеризационных батареях реакторов путем измерения мощности, потребляемой электродвигателем мешалки реактора, распределения общего расхода шихты по полимеризационным батареям и регулирования концентрации мономера в исходной шихте. Весовые коэффициенты определяют, как отношение мощности электродвигателя мешалки первого по ходу процесса реактора к сумме упомянутых мощностей электродвигателей мешалок первых реакторов всех параллельно работающих полимеризэционных батарей, определяют среднюю по первым реакторам мощность и отклонение ее от заданного значения и корректируют концентрацию мономера в исходной шихте пропорционально найденному отклонению средней мощности. 1 ил. полимеризационным батареям реакторов и регулирования концентрации мономера в исходной шихте, перемешивают шихту в реакторе с помощью мешалки, измеряют мощность, потребляемую мешалкой каждого реактора, определяют весовые коэффициенты распределения общего расхода шихты по батареям как соотношение мощности электродвигателя мешалки первого по ходу процесса реактора к сумме мощностей электродвигателей мешалок первых реакторов всех параллельно работающих полимеризационных батарей, определяют среднюю по первым реакторам мощность и отклонение ее от заданного значения и корректируютконцентрацию мономера в исходной шихтепропорционально найденному отклонениюсредней мощности.При работе на одной полимеризационной батарее управление количеством полимера осуществляют по отклонениюмощности мешалки первого реактора до заданного значения воздействием на расходреагентов на эту батарею.Благодаря предложенному способу,учитывая мощйости электродвигателей мешалок, определяют весовые коэффициенты,в соответствии с которыми распределяютобщий расход шихты по батареям и добиваются повышения однородности (уменьшения разброса) по качеству полимера -вязкости по Муни.Учитывая отклонение средней мощности мешэлок от заданного значения (а следовательно, отклонения среднего значениявязкости полимера по Муни от задания) икорректируя по этому отклонению подачуреагентов, приводят вязкость полимера поМуни к заданному значению, Кроме того,способ управления может быть использован как на одной, так и на нескольких батареях.Изложенная сущность поясняется примером его выполнения и чертежом блок-схемы системы управления, реализующейспособ.Сырьем для производства полииэопренового каучука является углеводородная шихта. получаемая путем смешения потоковмономеров изопрена с концентрацией 85 - 98мэс.% и растворителя - смеси изопентана иизоп рена с содержанием изопрена 4-6 мас, .Полученную шихту подвергают очисткеот присутствия влаги в ректификационной.колонне 1, с куба которой осушенную шихтуподают в первые реакторы 2 параллельноработающих полимеризационных батарей,снабженных мешалками 3, вращаемымиэлектродвигателями 4,В первые реакторы 2 (или один реакторпри работе на одной батарее) подают такжедо 0,5 мас. скатализатор.Реакционная смесь с содержанием полимера 10 - 12 мас,% из первого реактора 2поступает в следующий реактор для дальнейшего образования полимера.Общий расход шихты на полимеризационные батареи строго задается, т,к. величина ее ограничивается производительностьюпоследующих стадий производства каучука(дегазации полимера и выделения каучука).Качество готового каучука зависит от качества полимера и в первую очередь от качества формируемого в головной частиполимериэационной батареи - первом по ходу процесса реакторе.Для того, чтобы получить каучук с однородными свойствами и при этом выдержать 5 производительность установки на заданномуровне, необходимо распределить общий расход шихты (нагрузку) по батареям с учетом реальных возможностей полимеризационных батарей в формировании качества 10 полимера и, следовательно, готового каучука,Качество полимера оценивается вязкостью полимера по Муни, которая связана с косвенными параметрами по следующему уравнению регрессии:15М = ао+ а 1 Сп+ а 2 й+ азТ+ э 4 х, (1) М =-у- Кс,п(2) 50 где п - количество импульсов от счетчика расхода электроэнергии, шт.;Ьт - дискретность определения мощности, ч;Кс - постоянный козффициент,--кВт ч ат.- номер батареи. где М - вязкость полимера по Муни;Сп - концентрация полимера;20 Й - мощность электродвигателя мешалки первого по ходу реактора;Т - температура реакции;х - конверсия мономерэ; .ао, а 1, а 2, аз. э 4 - коэффициенты посто 25 янные.Схема управления содержит следующее: контур регулирования расхода мономера (датчик - 5, регулятор 6, клапан 7),контур регулирования расхода растворите 30 ля (датчик 8, регулятор 9, клапан 10), датчик11 концентрации мономера в шихте, счетчик12 расхода электроэнергии, контуры регулирования расхода шихты на батареи (датчик- 13, регулятор 14, клапан 15), датчик 1635 температуры реакции, датчик 17 температуры шихты и управляющую вычислительнуюмашину (УВМ) 18.Управление процессом полимеризациипо данному способу осуществляют следую 40 щим образом,Информацию с датчиков 11, 12, 13, 16,17 вводят в,УВМ 18.По информации от счетчиков расходаэлектроэнергии 12 определяют мощности Ц,45 потребляемые электродвигателями 4 мешалок 3 реакторов 2 параллельно работающихполимеризационных батарей,(6) Йср -30 Определяюэтур реакции заС средние знэчения тем(Сзад С ) ад ихте,Тср =П 1 трэции твори- рэторе средние 4 реакции используют йствие И; = ссра+ й 1 - 1 ( ра+,Т; - 1 (), (9) зад задм 16) щ.- а ), (10) 1+См Определяют управляювсход растворителя воздеистви энные по времеости и темпераы шихты; дзад Определяют общий расход шихты нэполимеризэционные батареи где Еш - расходы шихты, измеренные дэтчикэми 13,т - количество батарей,Определяют весовые коэффициенты распределения общего расхода шихты по батареям: Определяют управляющие воздействиянэ рэсходы шихты по батареям: Р шУ = Г общ у) (5) определяют среднюю мощность длявсех батарей Определяют отклонения средней мощности от заданного значения ЛИ = М - й)зад. (7) Определяют отфильтровэ значения мощности)темперэту температуры шихтй, для чег зкспоненциэльный фильтр) =Т г+Тш - где Й 1, Т 1, Тш - отфильтро ни,средние значения мощ туры реакции и темперэту а - коэффициент фильтрации, вепичинэ постоянная,Определяют по отфильтрованной информации с дэтчиков 16 и 17 температур 5 реакции Т и шихты Тш среднюю концентрэцию полимера Спол - Кпол (Т) Тш 1) (12) 10 где Кпол- коэффициент пропорциональности,Определяют статическую составляющую управляющего воздействия нэ концентрэцию мономерэ в шихте М зад - Эо - э 1 С пол - э 2 й - эз Т(13) где М"д - заданное значение вязкости полимерэ по Муни;э 5 - постоянный коэффициент, Корректируют концентрацию мономерэ в шихте в зависимости от текущего отклонения средней мощности от заданного знэчения: Сш д=Сш +КпЬЙ +КиЛИОЕ, (14)о где Кп, Ки - настроечные пэрэметры регулятора средней мощности мешэлок.Определяют заданное соотношение 35 расходов мономерэ и растворителя. где Сш - концентрация мономерэ в измеренная датчиком 11,См, Ср - соответственно концен мономерэ в потоках мономерэ и рэ теля, измеряются периодически лэб ным способом,Определяют управляющее возде нэ расход мономерэ.ПатрушеваЗаказ 963 ВНИИПИ Гос Тираж рственного комитета 113035, Москва, ЖПодписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 5, Раушская наб 4/5 Произ ат "Пате Управляющие воздействия с УВ М 18 выдают на регуляторы расходов мономера 6, растворителя 9, шихты 14.Стабилизируют расходы мономера, растворителя и шихты, для чего по информации с 5 датчиков соответственно 5, 8, 13 регуляторами 6, 9, 14 воздействуют на клапаны 7, 10, 15,Пропорционально изменению расхода шихты соответственно изменяют заданную температуру реакции (с коэффициентом 10 пропорциональности 0,2 -- ), для чегоТгч,.вбздействуют на подачу катализатора в пер, вый реактор (на чертеже не изображено).Формула изобретенияСпособ управления процессом полимеризации в производстве полиизопренового каучука, проводимом в нескольких параллельно работающих полимеризационных. батареях, включающий распределение об щего расхода шихты по полимеризационственно-издательский комби ным батареям реакторов и регулирование концентрации мономера в исходной шихте, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества каучука при сохранении производительности полимеризационной установки, перемешивают шихту в реакторе с помощью мешалки, измеряют мощность, потребляемую мешалкой каждого реактора, определяют весовые коэффициенты распределения общего расхода шихты по батареям как соотношение мощности электродвигателя мешалки первого по ходу процесса реактора к сумме мощностей электродвигателей мешалок первых реакторов всех параллельно работающих полимеризационных батарей, определяют среднюю по первым реакторам мощность и отклонение ее от заданного значения и корректируют концентрацию мономера в исходной шихте пропорционально найденному отклонению средней мощности Ужгород, ул,Гагарина, 10