Способ управления процессом эмульсионной полимеризации

СОЮЗ СОжТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК. 11% (11)8 Р 236/10; 8 053 27 э ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21 ) (22) 46 ое свидетельство СССРС 08 Р 2/00, 1973.свидетельство СССРЯ 05 П 21/00, 1972 выше, егоериза -Я зна ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпо делАм изоБРетений и ОтнРьЗтий 3299068/23-008.06.81( ) 23,03.83. Бюл.11 (72) Ш,И.Исмаилов и Т;И.Исмаилов (71) Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автомати зации нефгяной и химической промышлен,ности(54)(57) 1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭМУЛЬСИОННОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ, осуществляемой в батарее . последовательно установленных полимери.заторов, заключающийся в изменении температуры реакционной смеси и конверсии мономеров в зависимости от среднего молекулярного веса полимера, о т л ичающийся тем, что,сцельюпоиышения точности стабилизации прочности каучука на разрыв, корректируют заданноечение конверсии мономеров на выходе имеризационной батареи в обратно пропорциональной зависимости от отношения абсолютных количеств связанных мономеров в сополимере, измеренных в средней части полимеризационной батареи.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что конверсию моюмеров на выходе полнмериэационной батареи регулируют подачей стоппера.3. Способ по п. 1, о т л-и ч а ющ и й с я тем что с щьлью повышения оперативности регулирования качества получаемого полимера, стоппер вводят на выход последнего полимеризатора батареи в зависимости от отношения абсолютных количеств связанных мономеров в сополнмере и величины конверсии мономеров, измеренных в средней части и Е на выходе полимеризационной батареи.4. Способ по п. 1, о т л и ч а ю - щийся тем,что,сцелыопо ния точности дозировки стоппера вводят на вход последнего лолнм тора батареи в зависимости от отклонении отношения абсолютных количеств связав ных мономеров в сополимере и величищю, конверсии мономеров, измеренных в средней части и на выходе полимеризащвнной батареи.1 10064Изобретение относится к автоматизации процессов патимериэации и может быть использовано в промышленности синтетического каучука.5 На чертеже показана блок-схема системы, реализующей данный способ.Блок-схема включает полимеризаторы1 и 2, трубопроводы эмульсии 3, водной фазы 4, углеводородной шихты 5,дивинила 6, стирола 7.По трубопроводу 8 из полимериэатсров выводится продукт реакции полимеризации - латекс, который содержит сьполимер дивинила со стиролом, непрореагировавший дивинил и стирол. Дляотвода выделившегося тепла реакции полимеризации по трубопроводу 9 в полимеризаторы поступает хладагент и послеиспользования в теплообмене выводитсяпо трубопроводу 10,Поток стоппера 11 по трубопроводу12 и 13 поступает соответственно навход и выход последнего полимериэаторабатареи. Расход эмульсии дивинила истирола измеряется соответственно чувствительными элементами 14-16., Температура в полимернзаторах измеряетсяс помощью датчиков 17 и 18 и регулнруется регуляторами 19 и 20. Для регулирования температуры в полимериза"торах используется хладагент, расходкоторого измеряется с помощью чувствительных элементов 21 н 22 и регулируется регуляторами 23 и 24 с воздействием на регулирующие органы 25 и 26,установленные на линии подачи прямогохладагента в полимериэаторы 1 и 2.Степень конверсии мономеров на выходе полимеризационной батареи измеряется с помощью анализатора 27 и регулруется регулятором 28 изменением температуры в полимериэаторах.В средней части полимеризационнойбатареи степень конверсии мономеров иэмеряется анализатором 29, а величинанепрореагировавшего дивинила - чувствительным глементом 30; Известен способ регулирования процессом полимеризааии, проводимый в батарее реакторов, заключающийся в том,что одновременно с изменением температуры в средней части полимеризационнойбатареи осуществляют изменение заданного значения коюерсии мономеров в головной части батареи Г 13.Недостаток этого способа - ограниченные возможности в отношении улу - 15щения прочностных показателей каучука,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и базовым объектом является способ управления процессом эмульсионной полимеризации, осуществляемой в батарее последовательноустановленных полимеризаторов, заключающийся в изменении температуры реакционной смеси и конверсии мономеров в зависимости от среднего молекулярного веса полимеров2,Недостатком этого способа являетсято, что он не обеспечивает высокую точность стабилизации прочности каучукана разрыв, так как не учитывает соотэоношения абсолютных количеств свяэанныхмономеров в сополимере. Кроме того,такой способ не обеспечивает оперативного управления процессом полимеризации,11 елью изобретения является повышение точности стабилизации прочности каучука на разрыв.Эта цель достигается тем, что согласно способу управления процессом полимеризацки, осуществляемой в батарее4 опоследовательно установленных полимерзаторов, заключающемуся в изменениитемпературы реакционной смеси и конверсии мономеров в зависимости от среднего молекулярного веса полимера корректируют заданное значение конверсиимономеров на выходе полимеризационнойбатареи в обратно пропорциональной зависимости от отношения абсолютных количеств связанных мономеров в сополи50мере, измеренных в средней части полимеризационной батареи,При этом величины конверсии мономеров на выходе полимеризационной ба"тареи регулируют подачей стоппера.55С целью повышения оперативности .регулирования качества получаемого продукта, стоппер вводят на выход послед 43 2него полимеризатора батареи в зависимости от отношений абсолютных кап- честв связанных мономеров в сополимере и величины конверсии мономеров, измеренных в средней части и на выходе полнмериэационной батареи,Кроме того, с целью повышения точщсти дозировки стоппера, его вводят на вход последнего полимеризатора батареи в зависимости от отклонения отношения абсолютных количеств связанных мономеров в сополимере и величины конверсии мономеров, измеренных в средней части и на выходе полимеризационной батареи.6443 4где С - величина конверсии мономеровв средней части поимеризапноэной батареи, измеренная анализатором 30 е5 З сумма расходов дивинила и стигрола на входе в батареи полнмернзаторов, измеряемые чувсь-внтелыя 4 мн элементами 15 а 16.Далее вычислительный блок 37 опре 10 деляет величин связанного стнрола всополнмере бсст п - бд (4).После атого вычнслнтельный блок 3715 определяет соотношения абсолютных кооичеств связанных мономеров в сополимере Сэ /6, н сравнивает ее с заданной величиной.Вычислительный блок 37 в зависнмоо 20 ти от величины найденного отклонения Итекущего значения конверсии мономероввырабатывает корректнрукаций сзгнал регулятору 28 конверсии мономеров. А вкамеру "Задание" регулятору 28 постуца25 ет выходной снгнал алемента 39 срввне-.ння, пропорциональвый величине отклонення среднего молекулярного веса попа" мера, нжеренного анализаторам 38, иее номинальным значениям. В зависимости30 от сигналя рассогласования регулятор 28конверсии мономеров, корректируя задание регуляторам 20 и 25 хладагента,взменяет температурный режим в преды- .дущих полимеризаторах до тех пор, покасигнал рассогласования регулятора 28не будет равен нулю. где Ь - концентрация непрореаги.срровавшего днвнннла в средней части полимернзационнойбатареи;Я - расход эмульсии (латекса),измеренной с помощью чувствительного алемента 14,После атого вычислительный блок 37рассчнтьъает количество связанного днвннила ФэАсььх СсРцА д Д(2)ЬХгде 5 - количество днвиннла, подаваемого по трубопроводу 6, раоход которого измеряется спомощью чувствительного элемента 15,Далее вычислительный блок 37 находит количество образовавшегося полимера в средней части попимернзационнойбатареи п6 п =С 6 ш, (3) 3 100Расход общего стоппера измеряетсяс псмощью чувствительного элемента 31и регулируется регулятором 32 с вийействнем на регулирующий орган 33.Расход стоппера, подаваемого на входпоследнего полимеризатора батареи, измеряется с псмощью чувствительногоалемента 34 и регулируется регулятором35 с воздействием на регулнруюпвйорган 36.Система автоматическогорегулирова .ння содержит вычислнтетъный блок 37,Средний молекулярный вес полимера навыходе полимернзацнонной батареи из-.меряется с помощью анализатора 38, ипропорциональный сигнал поступает вэлемент 39 сравнения.Система функционирует следующим образомеВ вычислительный блок 37 поступаютсигналы от датчиков 14, 15, 16, 27, .38 н 30, пропорциональные текущим значениям расхода эмульсии, дивнннла стнро.ла, величины конверсии мономеров навыходе н в средней части полнмернзационной батареи, а также величины непрореагировавшего дивнннла в.средней частибатареи полимернзаторов,Вычислительный блок в первый моментвремени на основе измеренной концентрации непрореагировавшего дивинила рассчитывает количество непрореагнровавшегоднвннила в средней части полнмеризационной батарен срчАсрц срчЦ Для повышения оперативности управ. ления процессом полимернзации вычислительный блок 37 рассчитывает колнчест во стоппера, подаваемого на вход н выход последнего полимеризатора батареи,в зависимости от отклонения соотношення абсолютных количеств связанных мономеров в сополнмере н величин конверсии 45 мономеров, измеренных в средней частин на выходе полимернзационной батареи.На основе сигналов от датчиков 27 и 30,пропорциональных текущим значениям величин конверсии мономеров на выходе и 50 средней части полпмернзационной батареивычнслнтельный блок 37 определяет общее количество стоппера , подаваемого по трубопроводу 11, которое необходимо подать в батарею, по формулеКСб , (5).где К - расходный коэффициент по стопперу, показывающий количествоПредлагаемый способ позволяет точноподдерживать величины соотношения абсо лютных количеств связанных мономеров ю в сополимере, что увеличивает прочностькаучука на разрыв на 10 кг/см . Кроме того, способ позволяет повысить оперативность управления и точность дозировки стоппера. Б 10064стоппера, которое необходимоподаь на единицу веса образовавшегося полимера;С - конверсия, достигаемая на выходе из батареи (определяется спомощью анализатора 27).Сигнал, пропорциональный общему расходу стоппера, от чувствительного элемента 31 подается в регулятор 32. В ка честве задания этому регулятору исполь О зуется сигнал от вычислительного блока 37, рассчитанный по уравнению(5). Иэ" менение общего расхода стоппера осуществляется с помощью клапана 33. Далее вь 1 числительный блок 37 рассчитывает долю прироста величины конверсии в последнем полимеризаторе батареи по формуле С -Си п(6) где С 1 - величина конверсии, измеряемая в средней части полимеризационной батареи с помощью анализатора 38.Вычислительный блок 37 на основании расчетов по формулам (5) и (6) определяет количество стоппера. Он , которое нужно подать на вход последнего поли- меризатора 30фКя. СП.1 СЬы р (7)Количество стоппера, .которое нужно подать на выход из последнего полимеризатора, определяется как разность значений бос и Оп . Сигнал, пропор циональный текущему значению расхода стоппера на выход последнего полимеризатора, от чувствительного элемента 34, поступает в регулятор 35. Задание этому регулятору, рассчитанное по выражению (7), поступает от вычислительно го блока 37.Результирующий сигнал регулятора 35 воздействует на регулятор 36, установ43 6ленный на линии подачи стоппера на вход последнего полимеризатора. Таким образсм, согласно данному способу, корректируют заданное значение конверсии мономеров на выходе полимеризационной батареи в зависимости от отклонения соотношения абсолютных коли честв связанных мономеров в сополиме.ре, измеренного в средней части полимеризационной батареи против его номинального э начения.Так, при увеличении найденного отношения против номинала заданное значение конверсии на выходе полимеризационной батареи уменьшают, и наоборот,Кроме того, для повышения оперативности управления процессом полимеризации часть стоппера, подаваемую на вход последнего полимеризатора, определяют пропорционально доле фактического прироста веаичины конверсии в этом полимеризаторе по отношению к величине кон-. версии, достигнутой на выходе иэ батареи, с коррекцией по отклонению соотношения абсолютных количеств связан ных мономеров в сополимере, измеренных в средней части полимеризационной батареи, Часть же стоцпера, подаваемую на выход последнего полимеризатора, определяют как разность между общим расходом стоппера, пропорциональным величине конверсии на выходе из батареи, и частью расхода стоппера, подаваемой на вход последнего цолимеризатора.