Способ регулирования процесса полимеризации в производстве изопренового каучука

(54) (57) СП ЦЕССА ПОЛИМ ИЗОПРЕНОВ(Г ции конце нием расхода зации вязкос мене,ием ра ную смесь иакционной сцийся ния точнос по Мучи полимера, измеряют исходной реакционной смеси ляют дозировку водорода на ционную смесь и при отклон от заданного значения изле пературу исходной реакцион опредеэту реа ии ее няют тем ой смес ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССЯф 283575, кл. С 08 Р 136/04, 1968.2Авторское свидетельство СССР(прототип),СОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОРИЗАЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ КАУЧУКА путем стабилитрации полимера измене- катализатора и стабилити по Муни полимера изхода водорода в реакцион температуры исходной рееси, о т л и ч а ю ем, что, с целью понылестабилизации вязкости" Г3 И 1 Г Р С Г С Г С 0 3 1 ОЦК Е Г) И 3 31 И И 11 М ОКвт бытЬ ИС:КЛЬЗО 3 ЛНС В Приз вСт -ВР ;ТР И)Р К 1 О И 3 РРНСВОО Кс 3- Ч УК Д В Ц(фТРХИМИС К Й РОМ 1 гР г ц О (. т,1, 3 тс) с Г.н г:пс) Г Об рР гу 11)о злц иЯ т;ропесс д цолимериздц.и сопряженных 5 УРн о 13;туте 1 с тл би п-л ии с)(ценмолгк;лярцой млгсь (вяз.(ости по "), - 10 НИ,) П(3.1 РПЯ ВОГРЙГ 1 ЦСМ Цс 1 Т(м 1 Р р д тр у1 Й р с )к им по 3 им (3 р и з л ц и 0 н ц О 10реактора изменеием расхода хля(- дгецтя ли температуры исхоцнаи реякц;10 нцо)1 смгси Пихты1 15Рлс Гт т;с)м )ля 1 О снос 6;3 5 влл -)ТС 51 ОТ РЯНИЧУЦЫ ТОС 1;НГТИ ПГТЛ -ОР:103(10 К 31 сКс И 3 СцсПИР РЛ Г;(05 ЯХ,"с 1 (Л Г( Цс 13 ОХ 1 Жс 1 Ю Лкщс:; т(".) 1( л: 33 л с)с л н " .О1) Р к Г 1:3 ц ым31 ИУ ,ГИ )КОГ 5 КР Г(,ИЦИСН 1 ДРППР -1( рг 3 (тецки релГО(;, цл коУО)1 СС ИТс) Р ТСТ.1)И 3 ОПРЧВЛЛЛ Ц.Г Ц1( ;.ГС,ГИ 10 с 3 СТРИ 1 ТР 1 П)Т" Р),; 1 ;Н;,с т; ХО,11 Н . ЛП;,ГОЗЛ;гн)ЦЦ О ,(К ОГЛ ЧПГ;ЛС; : (Хс "ЮЕНПЮ ТОННС ГИ рс у -)зОС)Тс(Т 53( 1 Г(сО 111)И сР .т 3 У 1 ей те Х 1 то 1 пи по(че ци 51 из 0 п(рлту ры ис хопои релкцисиной смесиц(:,стдтки дацнс)го способл говплддютс Опис.лнцымт г 5151 Г посо бс 1 1 .ИГ -Т 3 ОВаЦИЕ КС ВтОРОГС) РРГУЛИРУЮ)ЕГОв з;Рйг Г 3)151 - и мецеция расхода регу - ллторл мотекулярнсй массы (в случае полИзопрена - водорода) - позволят регулирсвать среднюю молекулярную м;ссу (вязкость п )1 уни) полимера всравните.тьцо узких преде:Ях, что привс дит к свих(ец 3 ю точности стабии.злпии средней мопекулярной массы (3 л:кос ти 3 о муци) полимера.дцлкс зтог способ хлрлктеризует- (.:", ЦЕЦРС тдтЦО ВЫСК тОЧЦОСт. Ю Стаб ин 3 с",11 в л 3 к 0 Г.т 1 и Оц и,и- брс теццл - .ОвпРцтР точГтлби.г 3 3.,ии 135 зко ти ГО) Ф ниОИ 1; ПЛ)згтп.еццгя пель достиается тем,сто с;г Яс,о сп(,сОбу рсгутированияпрцессл по."имс риза;ии в производст 3: изпрецо 3 г, ;дучукд путем .тдби.Пзлии коцте 1 тт)ли 1 полимера измен ГИ;,"; ГЗС ); (ГТДТи 3 ЗТОПЯ и СтсдбИ.,3:пп:, г )кгтц 1),уци по.имерд из:о)н 1(м 1)лгх(г во порл В релк:ионцэ смес: и темпе)д туры исходнОЙр;сицни смес 1 измеряют расход ис.Пя рсикп:.Г нЙ смсси) с)прецсляют313)он. вод( р;цл цд )ту реакцонГсЕС:Ь И:Т)И тК.ОЦСЦИИ ЕЕ От ЗаОсцдс 3 Л и 3 МЕ.5 ОТ ТРМПРРсдТУ11 У:),г. с ) Й Р С Л К 1 и ОЙ С М Р С И,,;, ", 01 3 ТОМ, Т. ;ИНСН 1 ИКЕ ВЯЗ(,)гть цо .".чи стлбц изуется изменегч рдсх) л нсПорода) и посколькуОГ У;ЦЛ Т)Р,ИРОВЛЦИЯ ЛВЗЛРГГЯ Гт 0;ест 3 ую:,и.изменние кон гНТРД; НОЦРОЦЛ 13 РЕЛКтОРЕ ПРОИС)дз очснь быстр 1 ри измсцеции его РД(.Х(сЗГо ТОСТИ ГЯРТГЛ ВТСОКсЗЯ ТОЧ;с-ь ре у иовация); в статике ре улгронлния нлзкгти по )(уни Осутцестнияс.тся .л чет .:менения температурыИХ Ы сС бе ТСИ 13 да Т дОСТс 1 ОЧНОп,окий цидплл; ц регулирования. ПриОтом к;Гкддне п.троецие системы)Г.0 бг и;Рт. мего при больцх до 3 ирНКЛХ " .5)роцдТемпература пихты измеряется датчиком 14, сигнал от которого поступает на регулятор 15 температуры шихты, воздействующий на клапан 16, регулирующий давление хладагента (пропана) в холодильнике 3.Полимер выходит из реактора 1 по трубопроводу 17, на котором установлен датчик 9 концентрации и датчик 10 вязкости по Иуни полимера, В качестве датчика вязкости по Муни используется, например, двухкапиллярньгй вискозиметр постоянного рас 50 На чертеже изображена схема реализации предлагаемого способа регулирования,Схема сосгоит из реактора 1 смешалкой, трубопровода 2 подачи исходной реакционной смеси (шихты),холодильника 3, трубопроводов 4-6для подачи жидкого пропана, комплексного катализатора типа Циглера-Наттаи водорода соответственно, датчиков 1 О7 и 8 расходов шихты и водорода, датчиков 9 и 10 концентрации и вязкости по Муки полимера, блока 11 определения дозировки водорода (отношение расхода водорода к расходу шихты) регулятора 12 и клапана 13 расхода водорода, датчика 14 и регулятора 15 температуры шихты, клапана 16расхода хладагента (пропана), трубопровода 17 выхода раствора полимера, 20регулятора 18 вязкости по Муни полимера, регулятора 19 дозировки водорода, регулятора 20 концентрации полимера на выходе реактора, клапана 21расхода комплексного катализатора. 25.Схема работает следуюшим образом.В реактор 1 с мешалкой по трубопроводу 2 поцается ши,та - раствор.иэопрена в изопентане, которая предварительно охлаждается в холодильнике 3 жидким пропаном, подаваемым потрубопроводу 4. По трубопроводу 5в шихту подается комплексный катализатор Циглера-Натта. По трубопроводу 6 в шихту подается также водородв заданном соотношении с расходомшихты (дозировка)., При этом расходшихты измеряется датчиком 7, расходводорода - датчиком 8, с помощьюблока 11 определяются дозировка водо рода и выходной сигнал с блока 11,поступает на регулятор 12 расходаводорода, воздействующий на клапан 13, регулирующий расход водорода в реакционную смесь, 45 хода. Сигнал от датчика 9 поступает на регулятор 20 концентрацииполимера, воздействующий на клапан21 расхода комплексного катализатора.Сигнал от датчика 10 поступает нарегулятор 18 вязкости по Муни, воздействующий на задание регулятора 12расхода водорода. Сигнал от блока 1определения дозировки водорода поступает также на регулятор 19 дозировки водорода, выходной сигнал которого подают на заданйе регулятору 15температуры шихты,При изменении, например при увеличении, расхода пихты по трубопроводу2 от датчика 7 расхода шихты к блоку 11 поступает соответствующим сигнал Измеренная величина дозировкиводорода уменьшается и соответствующий сигнал поступает с блока 11 нарегулятор 12. По команде от регулятора 12 изменяют положение клапана13 ца трубопроводе 6 подачи водорода до тех пор, пока расход водородане станет равным заданному с регулятора 18,При изменении расхода шихты в сторону уменьшения этот контур регулирования работает соответствующимобразом.Поскольку контур регулированиярасхода водорода практически безынерционный, дозировка водорода восстановится до заданной при изменениирасхода шихты очень быстро и ее крагковремеццое изменение це окажет влияния ца контур регулирования температуры шихты. Задание ца регулятор 12поступает от регулятора Я вязкостипо Муни полимера.При изменении, например при увеличении, вязкости по Муци полимера(вследствие перехода ца новую партию катализатора) на выходе реактора 1 в трубопроводе 17 соответствующий сигнал от датчика 10 вязкостипо Муни поступает на регулятор 18 вязкости по Иуни.С выхода последнего подается сигнал на увеличение задания регулятора 12 расхода водорода, которыйизменяет положение клапана 13 до. техпор, пока расход водорода (измеренный датчиком 8) не будет соответствовать заданию на регуляторе 12 отрегулятора 18, "игнал об увеличениидозировки водорода с бло;а 11 подается также на регулятор 19, на выходекоторого появится сигнал рассогласования текущего зцачеция дозировкиводорода с задяшым Зто прцвсдцт к увеличению задация регулятору 15температуры шихты. Встедстве нан- чия рассогласогЯния между си атом дягтчикл 1 лт температуры тяихты и запанием ца регуляторе 15 цл выходе последнего появляется сигнал ня увеличение температуры пнхты, который изменяет положение клапана 1 г ня трубопроводе с) так, чтобы умеыьшттть рас- Г ход хладагента г, холоди.ьцик 3. Контур регулирования температуры щихтыпрек 1)ащает работу, когда темгтерату 3шихты соответстВУс.т засгнию пОстУлающему с регулятора 19 дозировки 15водорода. 1 Г " БОЗ)ущИ 5 К л 0 Скот)ОСТл .05 имР 1)изятии котоэза т 3 ссс ттосГи мО гут бьГГь Быз Бань теми жс трцлцнсь, что и возмущс ция цо ття:)кости по "Тутц, 20 коцецтР:тИЯ поттлмс Р-л с:табцлц 3 ИРУБТ - ся ца заданно Троццс рлботой регу - лтруюе ГО к Оц ту 1 л:;тл Гтт с 9, информацияя по котцентранл нсттгерл с которого ПОдаетс 5 цл тс-.Гтятйр (тГри на ницци тэассо ГПЛ с ОБ л цця тРжд " коетцеттрлцией псцимера ц зсттаце с БЬХОЦЯ РЕГ 5 ТО,)с. ( ОСТссТ СЦНсЛ На КЛЛПЛ"ПС Ч Т лТ.с "-Н " К талтзс" л ру О "Уб:Про-лг 5 Рак- ЗПс)Го с с ",т Рт; "т ХЫ лл;СРТСБ 33 т.КОСТЬ Тс) .1 . С Нт,аТНсипал с длтчц сс (т Бя.:;ости;то,.Тнци ,соцт 1)ел.т)с 3 з 55с:3.сБстт БОдолОа гТЭТ б. Р 3 Т 3 "лсгС гГ сс -кообрсгУлс сл:л,лс, ..3 рл 3 са тс)сдоэолЯ, Т.)нсретц 5 Б б.ь)кс 1, у;"Тоне -ПалТся Т,: . БНе ГСя С Н ) Екц ЕТлця 1 БГлятор- , , н3 ьтхотс ктоГ)с 0ысчБает стца. .Яс.сот:соплия Осглупа,ли .Г РГт . ТРО5ЭЛбсТЛкоттура рсгулцрованя температурыЬлИХТЫ ПЭЕСРсаЩсЗСТСЯ (Нс ЗЕсЦССтОГаца ца новом значении, с бестечинлющемГлЭЕ ЦсЛИЧЦЦ БО л.;УЩРЦл т "л;НЦО, сНЛ -э..ЕТИЕ тЯЗКОСТ ТО 11 Тт; ЗСЛБУ СБЕГИЧЦЦУ ДОЗЦГОБКЦ БОДОГ,11 ртт уьецтлсцт Тя кос" Нс ".,;н;Бся схема регу.ирозаия рлботлсттЯЦЯ Т;От ИЧ 0 НО :)МЕ лСНТ 5ОСЭТЭ;тгв обратцую стос.;,ЯКИМ ООРЯЗО. Бс 3;Слйс Т С ;С 3м се ц и 0О 3 т р Окл Б 00 Т) с ;я н э и и 3 )тлЕНЦИ 53 Я 3 КОТл ТО , ТТ;3 ,Т; О -Г с; бе я Б; ется Бс:помОГлтРлеНым БозДРйС;ТтлИЕМ, а КОцтУР РЕГУЛИРОВаНИЯ тлозцрозки водорода - Бс:помогатель- НЬХ КОНтурОМ, ОГЕСЕТтзяЮщИМ бОЛЕЕ быструю комген Яцию возм"щений по Бязксстц тто Мл цц поим 1)я ц болРРточ-се Ре регулирование Б дшглмике.1(онтур регулирования температуры шихГы Етнляется ос.цовньгм регулирующим коцтуром, Его рабоса обеспе тивает поддержание Б статике 3 ядацного значения Вязкости .То лунтт Б пироком диаттазоце ее цзмецения :т заданной величтнньл,дозировки водорода,11 р и ", е р 1, Ретулирот)ание про сСсл пл;лцмцризацттц Б производстветгс;лццзопрецового каучука осуществляТГГ пс препллгаемоь;у сттособг.т 5 - Ом процес "с 5 перцзациио- ;:. "Рс.ттл 5 ют Б реакторе 1 прц Ал С,,л,С)л, КЭлт рал тттК Ст г 0 лг 5 -;, л Тл, ;тлЗ СОСТ О 1 жни ПОЛИи;л нлт тРэхо;е, на новую партию: ГЛ лц": ТОгл; др с 8 Э сПС рЕГЧт руЮечу к н л;рудл гчцк 10, рет Улятор8,б:ток) у Величинапт лс;зц 053:сТЛтсз Слт 0,35 Нм" Т, ЧЕРЕЗ 30 МИН БЯЗ-.КОСТЬ ПО 1 УТ Сццжастся,0 ЗаллаННОГОзтс.Нл. ия 83 с,: е.Тч цтте;Озцровкц тодорода1139737 Составитель В, 1 ЦуваловРедактор Н, Киштулинец Техред М.Надь КорректорИльин Заказ 221/19 Тираж 475 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная. 4 ветствующий возросшему значению дозировки водорода. Увеличивается задание на регуляторе 15, клапан 16прикрывается, снижается расход хладагента в холодильнике 3 и возрастаоет температура шихты до -0,5 С, Соответственно возрастает температуора в реакторе до 45,5 С, вязкостьпо Муни дальше снижается, вследствиечего при работе регулирующего кон Отура: датчик 10, регулятор 18, регулятор 12, клапан 13, датчик 8,блок 11, дозировка водорода снижается и возвращается к заданному уровню 0,1 нм /т, Работа всей схемы регулирования стабилизируется через60 мин. При возмущении, приводящемк снижению вязкости по Муни ца 2 ед,схема регулирования работает аналогичным образом, но в обратную сторону, 20при этом в результате температура1 шихты со ставляет -3,5 С, температура в реакторе 42,5 С, дозировка водорода 0,1 нм/т, вязкость по Муни80 ед, 25При регулировании процесса полимеризации по предлагаемому способу втечение 8 ч на действующей промьшленной установке получения изопренового каучука было сделано 16 ацализов готового каучука на вязкость поМуни, при этом общий диапазон изменения этого показателя качества составил 80+3,1 при среднеквадратичномотклонении 2,2 ед.35П р и м е р 2 контрольный), Регулирование процесса полимеризациив производстве изопренового каучукаосуществляют по способу-прототипу.,При этом процесс полимеризации осуществляют при аналогичном в примере 1технологическом оформлении и в аналогичном рабочем режиме. Вязкостьпо Муци также поддерживают ца уровне 80 ед,45При увеличении вязкости по Муццвследствие перехода на новую партию катализатора до 82 ец. начинает работать контур регулирования вязкостипо Муни изменением температуры шихты, Температуру шихты повышают от-2 до -0,5 С и через 50 мин вязкостьпо Муни возвращается к номинальномузначению, т.е. переходный процесспродолжается существенно дольше,чем в предлагаемом способе,При последующем возмущении повязкости по Муни в сторону уменьшения на 2 ед, что может быть связанос появлением примесей, начинает работать контур регулирования вязкостипо Муни водородом. Его расход снижают до нуля, при этом вязкость поМуци вырастет на 1,5 ед. от 78 до79,5, т.е, не достигает номинального заданного значения.При управлении процессом полимеризации в производстве изопреновогокаучука по способу-прототипу разброс вязкости по 11 уни готового каучука от номинального значения в течение 8 ч по 16 анализам составляетф 3,8 ед. при среднеквадратичном отклонении 3,4 ед. Таким образом, пз приведенных примеров видно, что в про,цлагаемом способе по сравнению с известным благодаоя изменению температуры исходцой реакционной смеси, в зависимости от отклонения дозировки водорода от заданного значения повышается точность стабилизации вязкости по Муни полимера. Экономический эффект от использования изобретения по сравнению с базовым объектом, используемым в отечественной промьшлеццости, ожиЛается за счет повышения однородности партий каучука и улучшения условий его переработки, т.е. повышения эффективности производства резинотехнических падений ц цх качества.