Способ автоматического регулирования процесса полимеризации

Союз Советских Социалистииескик Республик(5 8 Г 2/0008 Е 1 36/04 оединением заявкиГосударственный камитеСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий, 01 2-58( 088,8)45) Дата опубликования описания 06.12.76,А, П, Болдырев, А, В, Поляков, С. Л. Подвальный, П. А, Вернов и Б, 3, Яковлев 2) Авторы изобретени 71) Заявитель(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕСС ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ия н Изобретение относится к способам автоматического регулирования процессов попимеризации и может быть испопвзовано в химической и нефтехимической отраслях промышленности, например, при получении синтетического каучука.Известен способ автоматического регупирования процесса попимеризации, заключающийся в стабилизации конверсии мономеров изменением расхода шихты и стабилизации среднего молекулярного веса ипи вязкости по Муни полимера воздействием на температуру в зоне реакции, на расход катализатора и расход шихты 1 .Известен способ управления попимеризационным процессом путем изменения температуры реакции в зависимости от конверсии мономера и среднего молекулярного веса попимера, причем при отклонении среднего молекупярного веса полимера в мецьшую сторону от номинала процесс корректируют изменением температуры реакции, а при превышении номинального значения среднего молекулярного веса регулирование осуществляют измечением конверсии мономера 2,Наиболее близким к изобретению является способ регулирования процесса попимеризации, заключающийся в стабилизации конверсии и среднего молекулярного веса полимера изменением температуры реакционной смеси, расхода регулятора молекулярного веса и катализатора,ЯОднако такой способ регулирован е позволяет поддерживать заданную точность регулирования среднего молекулярного веса полимера.С целью устранения указанного недостатка по предлагаемому способу автоматического регулирования процесса полимеризации при изменении величины среднего молекулярного веса в заданных пределах стабилизируют расход регулятора молекупярного веса и температуру реакционной смеси, а воздействие на расход катализатора осуществляют в зависимости от величины конверсии, затем при изменении величины среднего молекулярного веса за верхний заданный предел расход катализатора стабилизируют на достигнутом к моменту указанного изменения значении, стабилизируют расход регулятора молекулярного веса, а воздействие на температуру реакционной смеси осуществляют в,зависимости отвеличины среднего молекулярного веса, затем при изменении величины среднего молекупярного веса за нижний заданный предел стабилизируют температуру реакционной смесиу а воздействие на расход регулятора молекулярного веса изменяют в зависимости от величины среднего моцекулярного веса. При отклонениирасхода шихтыи/иликонцентрации мономера в шихте От заданного значения корректируют расход регулятора молекулярного веса.На чертеже изображена принципиальнаясхема устройства для реализации предложен 15ного способа автоматического регулирования экзотермической реакции, например,процесса полимеризации изопрена в производстве каучука СКИ 3,З 1В качестве регулятора молекулярноговеса в процессе используют водород. Выделяющееся тепло отводят с помощью хладагента.Устройство включаетвсебя: реактор 1(условно показан один реактор); контур регулирования расхода углеводородной шихты(мономер + растворитель), состоящий издатчика расхода 2, регулятора 3, клапана 4,датчика 5 концентрации мономера; контуррегулирования расхода катализатора (датчик расхода 6, регулятор 7, клапан 8);контур регулирования расхода водорода ( датчик 9, регулятор 10, клапан 11); датчики12-14 конверсии, качества температуры 1электронновычислительную машину ( ЭВМ) 15;клапана 1 6 на линии подачи хладагента.Последовательность использования управляющих воздействий и их вид определяютсязоной допустимого отклонения вязкости поМуни (среднего молекулярного веса).Введем понятие номинала среднего молекулярного веса как нахождение его в некоторой зоне допустимых отклонений от заданного значения Мздд,+ьМ45При этом возможны следующие случаи:а) качество полимера (вязкость поМуни)находится в допустимой зоне М + ьМЗад,напРимеР + 1 ед, Муни от заданногозначения Мдд= 90 ед. Муни. Расход водо Орода и температура сохраняются постоянными и регулируется концентрация полимера( конверсия) путем изменения расхода катализатора;Я вязкость по Муни вышла из допусти 55мой зоны (М,д + ьМ) и ее отклонения стали нежелательными для качества полимера.Тогда прерывается связь по управлению расходом катализатора в зависимости от конверсии, Расход этот сохраняется постоян 4ным и равным достигнутому к данному моменту значению и осуществляется регулирование по Муни одним из управляющих воздействий: уменьшением расхода водорода,если вязкость по Муни меньше минимальногозначения (М - дМ) или увеличением температуры реакции (изменением подачи хладагента), если вязкость по Муни большемаксимально допустимого, значения (М, ++ дМ) При истользовании любого из нихвторое управляющее воздействие сохраняется неизменным. Величины управляющихвоздействий определяют с помощью ЭВМ.Как только показатель вязкости по Муниустановится в заданной зоне (Мз + ЬМ),управление им прекращается и производитсярегулирование по методике, описанной впункте а,На вход реактора 1 подается углеводородная шихта (изопрен + изопентан)Ь,= 12 вес.%, катализатор в пересчете натонну изопрена О, = 0,6 вес.% водородЬр= 4 нм /час на тонну изопрена; темзфпература реакционной смеси Тр. = 30 С,расход хладагента Ь = 40 т/час, М=90.Управление процессом осуществляетсяследующим образом.Импульсы от датчиков 2-расхода шихты,5-концентрации мономеров, 6-расхода катализатора, 9-расхода водорода датчиков 12 конверсии, датчиков 13 качестваи 14 температуры поступают на ЭВМ 15,где рассчитывается требуемое количествокатализатора, водорода и хладагента напроцесс. Если средний молекулярный вес находится в заданных пределах М (М+ ЬМ== 90 + 1) стабилизируют конверсию, воздействуя на установку регулятора подачикатализатора (контур 6-8) при стабилизации расхода регулятора молекулярного веса полимера (контур 9 11) и температурыреакционной смеси (контур 14-16).При изменении среднего молекулярноговеса (например, при возмущении по микропримесям в мономере, катализаторе) в сторону уменьшения Мд- ЬМ = 90-5 = 85от номинала ЭВМ 15 производит расчетнеобходимой величины установки регулятора10 расхода водорода (Ьр,=3,14 мз/час) длявоздействия на клапан 11. Расход катализатора (О = 0,6%) и температура реакциононой смеси ( Тр, = 30 С) при этом поддерживаются на достигнутом уровне (контуры6-8 и 14-16)При отклонении от номиналавеличины среднего мопекупярного веса всторону увеличения М + ьМ = 90 + 5 == 95 ЭВМ 15 производит расчет необходимой величины температуры реакционной5осмеси (Тр = 35 С) и воздействует на клапан 16 на линии подачи хладагента (Ь = = 20 т/час), Расход водорода и катализатора при этом поддерживают на достигнутом уровне (контур 6-11). При этом во всех цриведенных случаях величину управляющего воздействия на регулятор 10 расхода 6 р водорода определяют с учетом изменения расхода шихты Ьш, и концентрации мономера по в ней (датчики 2 и 5 соответ ственно) при помощи ЭВМ по программе, реализующей соотношение.где бр Ст, ио- номинальныезначения 20у 1С Сц о- новые значениясоответствующих параметров,Так если номиналы взяты:3Ьш,= 40 т/час, по -- 12 вес,%,Ьд 4 нм/час, то при бц, = 35 т/час %о = 12 вес. %, необходимое значение бр= 3,5 нмУ час, апри значениях Стш,= 40 т/час, т, = 10 вес.% будем иметь Ьр= 3,3 цм /час. Аналогично3поступают и при одновременном изменении 303 1 1Стш и то, при Ь 1 ц,= 45 т/час,Гп = 10 вес.%1Стр,= 3,75 нм/час, что позволяет своевременно скомпенсировать эти изменения, не дожидаясь изменения качества полимера на выходе реактора (батареи реакторов). 35формула изобретения1. Способ автоматического регулиро вания процесса полимеризации, например, в производстве синтетического каучука путем стаоилизации конверсии и среднего молекулярного веса полимера изменением температуры реакционной смеси, расхода регулятора молекулярного веса и катализатора, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования среднего молекулярного веса полимера, при изменении еговеличины среднего молекулярного веса в заданных пределах стабилизируют расход регулятора молекулярного веса и температу"ру реакционной смеси, а воздействие на расход катализатора осуществляют в зависимости от величины конверсии, .затем при изменении величины среднего молекулярного веса за верхний заданный предел расход катализатора стабилизируют на достигнутомк моменту указанного изменения значений,стабилизируют расход регулятора молекулярного веса, а воздействие на температуру реакционной смеси осуществляют в зависимости от величины среднего молекулярного веса, затем при изменении величинысреднего молекулярного веса за нижний заданный предел стабилизируют температуруреакционной смеси, а воздействие на расходрегулятора молекулярного веса изменяют взависимости от величины среднего молекулярного веса,2.Способпоп. 1, отличаюш и й с я тем, что при отклонении расхода шихты и/или концентрации мономерав шихте от заданного значения корректируют расход регулятора молекулярного веса.Источники информации принятые во внимание при экспертизе;1. Авт.св. % 263878, кл. С 08 0 1/001967.2. Авт.св, М 401976, кл. Ст 05 б 21/001969 (прототип)3. Авт.св. Ио 342173, кл Ь 05 1 21/ОО1969.530034 Составитель Л, Александро Техред Н, Андрейчук К Редактор Н,ектор С. Волдижар аров Заказ 5 209 ЦНИИ/958 Тираж 630 Подписное ПИ Государственного комитета Совета Министров С по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5