Способ управления процессом эмульсионной полимеризации

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Государствеиный комитет СССР по аелам изобретеиий и открытий)Научно-исследовательский и проектный институтпо комплексной автоматизации нефтянЬйы,химической рпромышленностиэ.,(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭМУЛЬСИОННОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ Изобретение относится к способам управления процессом эмульсионной полимеризации и может быть использовано в производстве синтетического каучука.Известен способ регулирования процесса эмульсионной полимеризации,согласно которому для получения максимальной производительности полимериэационной батареи регулируют температуру в реакционной зоне в зависимости от величины конверсии мономеров 13.Недостатком этого способа является то, что он не учитывает изменение качества образовавшегося полимера.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ управления процессом эмульсионной полимеризации, проводимой в батарее последовательно установленных полимеризаторов, при использовании инициатора и модификатора, подаваемых на вход батареи полимеризаторов, заключающийся в регулировании температуры в полимеризаторах батареи и изменении расхода инициатора в зависимости от степени конверсии мономеров, измеренной в средней части полимеризационной батареи 2330 Недостатком этого способа является низкая точность стабилизации молекулярно-весового распределения.Это объясняется тем, что он не учитывает физико-химический характер протекания процесса, т.е. то, что реакция полимеризации изменяет свой порядок в полимеризаторах батареи. При.движении реакционной массы по полимеризаторам батареи реакция от нулевого порядка переходит к первому, а система управления это не учитывает.Цель изобретения - повышение точности стабилизации молекулярно-весового распределения полимера.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления процессом эмульсионной полимеризации, проводимой в батарее последовательно установленных полимеризаторах, с использованиеминициатора и модификатора, подаваемых на вход батареи полимеризаторов, заключающемуся в регулировании температуры в полимеризаторах батареи и изменении расхода инициатора в зависимости от степени конверсии мономеров, измеренной в средней части полимеризационной батареи в каждом полимеризаторе определяют момент перехода реакции поль988826 меризации от нулевого порядка в пер- .. вый, а также отношение скорости расходования модификатора к скоростирасходования инициатора, и в зависимости от найденного значения данногоотношения корректируют расход инициатора в тех полимеризаторах, в которых реакция полимеризации имеет нулевой порядок, и температуру в полимериэаторах, где реакция имеет первыйпорядок.На чертеже показана система управления, реализующая способ.Система управления состоит из полимеризаторон 1-3, трубопроводовэмульсии 4, инициатора 5, модификатора б, латекса 7, прямого хладагента 8 и обратного хладагента 9, чувствительных элементов расхода эмульсии10 и инициатора 11, регулятора расхода инициатора 12, регулирующего 20органа 13, установленного на линииподачи инициатора, чувствительногоэлемента расхода модификатора 14,регулятора расхода модификатора 15,регулирующего органа 1 б, установленного на линии модификатора, контурарегулирования температуры в первомполимеризаторе, состоящего из датчика 17, регулятора 18, и регулирующегооргана 19, контура регулирования температуры в среднем полимеризаторе,состоящего из датчика 20, регулятора21 и регулирующего органа 22, контура регулирования температуры в последнем полимеризаторе, состоящегоиз датчика 23, регулятора 24 и регулирующего органа 25, анализаторы реакционной массы после среднего полимеризатора на конверсию мономера26, концентрацию инициатора 27 и концентрацию модификатора 28, анализаторы реакционной массы после последнего полимеризатора на конверсию мономеров 29, концентрацию инициатора.30 и концентрацию модификатора 31 иуправляющую вычислительную машину 32,Мэм 50 где Л 1 - величина концентрации инициатора в соответствующихполимеризаторах батареи;Сзм - расход эмульсии;с - величина температуры в1-том полимеризаторе батареирс 1, - коэффициенты (определяются экспериментально),В .реакторе, где значение прираще 60 ния конверсии мономеров начинает резко уменьшаться, реакция от нулевогопорядка переходит в первый порядок,На выходе этого реактора определяютконцентрации инициатора и модификато 65 ра (на схеме концентрация инициатора Способ осуществляется следующим ,образом.Батарея полимеризаторов на схеме условно представлена 1-3 полимеризаторами. По трубопроводу 4 в полимеризатор 1 батареи подается эмульсия, состоящая из углеводородной шихты, водной фазы, иницИатора и модификатора.Реакционная масса по трубопроводу 7 выводится из цеха полимеризации на выделение незаполимеризовавшихся мономерон.Для отвода тепла реакции полимеризации по трубопроводу 8 н полимеризаторы 1-3 поступает хладагент,который выводится по трубопроводу 9,Расход эмульсии измеряется с помощью чувствительного элемента 10. Чувствительный элемент 11, регулятор 12 и регулирующий орган 13 образуют контур регулирования расхода инициатора. Чувствительный элемент 14, регулятор 15 и регулирующий орган 16 образуют контур регулирования расхода модификатора. Датчик 17 регулятор 18 и регулирующий орган 19 образуют контур регулирования температуры в первом полимеризаторе батареи. Датчик 20 регулятор 21 и регулирующий орган 22 образуют контур регулирования температуры во втором полимеризаторе батареи. Датчик 23, регулятор 24 и регулирующий орган 25 образуют контур регулирования температуры в третьем полимеризаторе батареи. Значения конверсии мономеров на выходе второго и третьего полимеризатора измеряется с помощью анализаторов 26 и 29. Концентрация инициатора на выходе нторого и третьего полимеризатора измеряется с помощью анализаторов 27 и 30. Концентрация модификатора на выходе второго и третьего полимеризатора измеряется с помощью анализаторов 28 и 31. Система управления содержит УВМ, ко входу которой подключены датчики 10, 11, 14, 26, 27, 28, 29,30 и 31.Первоначально УВМ определяет начальную концентрацию инициатора и модификатора в системе как отношения расходов инициатора и модификатора к расходу эмульсии, Далее УАМ рассчитывает значения приращения конверсии мономеров н каждом полимеризаторе батареи с помощью уравнения: где- время пребывания реакционной смеси в 1-том полимеризаторе,определяемое как отношение объема данного полимеризатора батареи на расход реакционной, смеси;и модификатора определяется с помощью анализаторов 27 и 28 ), Далее УВМ находит величину израсходованного инициатора и модификатора в реакторах,.где реакция полимеризации .имеет нулевой порядой, как разность между на чальными и текущими концентрациями инициатора и модификатора. Затем УВМ по форме (2) находит времй, за которое реакция полимеризации имеет нулевой порядок, и деля величину иэрас ходованного инициатора и модификатора на найденное время находит ско.- .рость расходования инициатора и модификатора в реакторах.15Чосле описанных операций УВМ находит отношения скорости расходования модификатора к скорости расходования инициатора в полнмеризаторах, где реакция полимеризации имеет ну левой порядок, сравнивает найденную величину с заданной и в зависимости от отклонений с учетом степени конверсии мономеров, измеренной анализатором 26, корректирует расход инициатора, Затем УВМ по описанномуметоду определяет отношения скорости расходования модификатора к скорости расходования инициатора в полимеризаторах, где реакция полимеризации имеет первый порядок, и в за висимости ототклонения указанного отношейия в данном полимеризаторе изменяет температуру в следующем полимериэаторе35Таким образом, наряду с изменением расхОда инициатора на вход полимериэатора 1 в зависимости от степени конверсии мономеров, измеренной в средней части полимеризационной 40 батареи,система регулирования определяет моМент перехода реакции полимеризации от нулевого в первый порядок по приращению конверсии мономеров, далее рассчитывает отношения 45 скорости расходования модификатора к скорости расходования инициатора в полимеризаторах, где реакция полиме. ризации имеет -нулевой порядок, сравнивает найденную величину с заданной 50 и в зависимости от отклонений корректирует расход инициатора в данный полимеризатор, Далее система регулирования находит отношение скоростей расходования в реакторах, где реак ция полимериэации имеет первый порядбк, и изменяет температуру в каждом следующем полимеризаторе в за- . висимости от отклонений укаэанного отношения в данном полимериэаторе.Использование способа позволяет уйеньшить диапазон молекулярно-весового распределения на 20 засчет учета физико-химического характера процесса и параметра, косвенно определяющего диапазон молекулярно-весового распределения полимера, а именно отношения скорости расходования модификатора.к скорости расходования инициатора.Расчеты показывают, что внедре" ние предлагаемого способа позволяет получить большой экономический эффект в народном хозяйстве страны за счет увеличения срока службы резинотехнических изделий, изготовленных из этого продукта. формула изобретенияСпособ управления процессом эмульсионной полимеризации,.проводимойв батарее последовательно установленных полимериэаторов с использованием инициатора и модификатора, подаваемых на вход батареи полимериэаторов, заключающийся в регулировании температуры в полимеризаторахбатареи и изменении расхода инициатора в. зависимости от степени конверсии мономеров, измеренной в средней,части полимеризационной батареи,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что сцелью повышения точности стабилизации молекулярно-весового распределения полимера, в каждом полимериэаторе определяют момент перехода реакции полимеризации от нулеврго порядка в первый, а также отношение скорости расходования модификатора кскорости расходования инициатора, ив зависимости от найденного значения данного отношения корректируют фрасход инициатора в тех полимериэаторах, в которых реакция полимеризации имеет нулевой порядок, и температуру в нолимериэаторах, где реакцияимеет первый порядок,Источники информации,принятые во внимание .при экспертизе1. Голубятников В,А,и Шувалов В.ВАвтоматизация производственных процессов. М., "Химия", 1979, с. 239242.2, Авторское свидетельство СССРР 660978, кл. С 08 Г 2/22, 1977 (прототип).988826 Ре 10986/32 Тира ВНИИПИ Государст по делам изобр 113035, Москвак ж 492 По венного комитета ССС етений и открытий Ж, Рауюская наб.,сное/5 ПП ".Патент", г. Ужгород, ул ил иа ектна Составитель В.Шуваловр И.Митровка Техред Л.Пекарь КорректорС.Шекм