Способ контроля качественных параметров процессов растворной полимеризации диенов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 17411 РЕСПУБЛ 19) ( Е/04 1)5 6 05 0 27/00, С 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЕ ИЗО ОП Е РЕ ВИДЕТЕЛ ЬСТВ РСКО К иняютИВ;л растворителем является толуол, бензин и т.д.На чертеже представлена схема контроля качественных параметров процессов растворной полимеризации,По линии подачи шихты 1 углеводородная шихта поступает в 1-й реактор 2, При этом измеряется расход шихты в реактор 2 датчиком расхода шихты 3, сигнал от которого поступает на вход вычислительного устройства 4, Катализатор поступает в реактор 2 по линии подачи катаЛизатора 5. Реактор 2 снабжен перемешивающим устройством Е и системой охлаждения 7, В результате смешения углеводородной шихты и катализатора в реакторе 2 протекает.реакИзобретение отноности синтетичесоообласти контроля качепроцесса полимериэаневязкостного молекуидисперсности. сится к промышлен каучука, а именно: к ственных параметров ции в растворе, средлярного веса и полЦелью изобретения является повышение достоверности определения молекулярного веса полимера и обеспеченйе определения его полидисперсности,П р и м е р 1, Полимериэация бутадиена.Производство каучука СД организовано полимеризацией в растворе в присутствии катализаторов Циглера-Натта, В качестве мономера используют бутадиен,(21) 4477893/05 (57) Изобретение относится к контролю ка- (22) 09,0788 чественных параметров: процесса полиме- (46) 15,06.92.Бюл,1 ч.,22риза ции диенов. врастворе, (71) Московский химико-технологический средневязкостной молекулярной массы и институт им.Д.И.Менделеева и Воронеж- полидисперсности. Изобретейие позволяет ский филиал Всесоюзного научно-исследо- повысить достоверность определения молевательского института синтетйческогокулярной массы полимера.и-обеспечивает каучука.им. С;В,Лебедева возможность определения:его полидиспер- . (72) Б,П.Бухонов, С,ГЛихомиров, В,В,Кафа- сности в процессе растворной полимеризаров, В,Н,Ветохин, А.В,Бондарев, А,С.Дст- . ции в каскаде последовательно рин и ВМ.Курицин . соединенныхтрубопроводом реакторов из- (56) Авторское свидетельство СССР М мерением физических показателей раство, кл, б 01 М 11/02, 1978, . ра, полимера с последующейДрейзин В;Э., Максимов Ю,А, Автома- математическойобработкойпалучаемой тизациа непрерывного определения моле- формации, причем одновременно измер кулярного веса полимера. В сб. Концентрацию полимера в реакторе, акт Оборудование, его эксплуатация, ремонт и ную мощность затрачиваемую на перемезащита от коррозии вхимической промыш- шивание, перепад давления и плотность ленности, Вып,4.М.: НИИТЭхим, 1970. среды на трубопроводе, соединяющем со- (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВЕННЫХ седние реакторы каскада. 2 табл;, 1 ил.ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССОВ РАСТВОРНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ДИЕНОВ .1741113 огвв 50 55 ция полимеризации, в результате которой часть мономеров превращается в полимер. Смесь полимера, растворителя и мономера через технологический трубопровод 8 поступает из реактора 2 в реактор 9, который 5 также снабжен перемешивающим устройством 10 и системой охлаждения 11, В реакторе 9 протекает дальнейшее конвертирование мономера, В реакторе 9 измеряют температуру реакционной среды 10 датчиком 12, активную мощность затрачиваемую на перемешивание датчиком 13, концентрацию полимера датчиком 14, Датчики 12, 13, 14 соединены с вычислительным устройством 4. Раствор полимера по техно логическому трубопроводу 15 транспортируется в следующий реактор. Технологический трубопровод 15 снабжен системой измерения перепада давления на трубопроводе 16 и плотности 17. Система 16 20 и датчик соединены с вычислительным устройством 4. В результате вычислительное устройство 4 дает значения молекулярного веса и коэффициента полидисперсности полимера, 25Исходная жидкая среда (шихта) приготовляется смешением в трубопроводе моно- мера и растворителя в заданном соотношении, охлаждается, подается на полимеризацию и последовательно прохо дит все аппараты каскада, количество которых обычно составляет 4-6. Обьем аппарата составляет 16-20 м в зависимости от конст 3рукции, высота аппаратов 5,0 м. Отвод тепла, .выделяемого в процессе 35 конвертирования мономера, осуществляется посредством подачи в зону реакции захоложенной шихты и охлаждения аппаратов рассолом с температурой 258 К через рубашки. Основные параметры процесса пол имеризации представлены.в табл.1..Расход шихты на реакторный каскад составляет 10 см/с. Плотность шихты при концентрации мономера равной 15% составляет 0,71035 г/см. Расход шихты изме рявтся датчиком 4 (3) (рис.1). В процессе конвертирования мономера в полимер, плотность которого составляет 0,91 г/см, во втором реакторе концентрации полимера равняется 10,5)ь, активная мощность перемешивания - 25100 вт, температура среды - 295 К, скорость вращения перемешивающего устройства - 0,75 с, Концентрация измеряется датчиком (14), мощность - датчиком (13). температура датчиком (12),На линейном участке трубопровода (1,) длиной 400 см й радиусом Йтр=15 см пройзводится замер йерепада давления, который составляет 18436,7 4 Па и плотно сти, составившей величину 0,81763 г/см. Замер перепада выполнялся датчиком 16, а плотности 17, Значения параметров от датчиков 3, 13, 12, 14, 16, 17 вводились в вычислительное устройство 4. Фактическое значение средневязкостного молекулярного веса, определенное и использованием ГПХ, составило 270000, . а коэффициент полидисперсности - 2,85.Расчет средневязкостного молекулярного веса Мр и коэффициента полидисперсн ости Кп и ро водится с помощью следующих формул: У 5,1 1 ЬЬО 4 О 0.25 Ю 5 1 а где В=Втр(р -Рп )/(Ри,с. Рп ),. Иа - мощность на валу двигателя пере. мешивающего устройствазатрачиваемая наперемешивание при заполнении реактора растворителем;Л Р - перепад давления на линейном участке трубопровода, соединяющего соседние реакторы каскада;В - текущий радиус трубопровода;(. - длина трубопровода на участке измерения;и- скорость вращения перемешиваю- щего устройства;Сп - концентрация полимера в реакторе;6 - расход шихты;Т - температура среды в реакторе;И,2 - конструктивные характеристики перемешивающего устройства;Втр - конструктивный радиус линейного участка трубопровода;р и.с. - плотность исследуемой среды;р и - плотность полимера;р - измеренная плотность среды;В - текущий радиус трубопровода.При использовании полученной информации вычислительным устройством были рассчитаны следующие значения Мю и Кп при 12 =442,94:2 и 1 г.=996,22: 24Ыфр а.юф АЖ ЗЦ.64 ч ,9 ЭБ,221 ае1442 Я 4 6,%25 5 Л 4 ЕМВ В 4460842 ж ааоааааэаа ааааа фэаоаааэаа ао" ааааааа ааа о ваа 12 Л 5 1614 Ы 2 тт.ьб 2 ЬВТ 1 оэ .О.ВОб 2.0%аоа%ааэээ.ааааа-ава,эааа 11 маа оаааааоааа 1 о"аа.ааааа аоаааа.а-вава В а,ааоааав о1741113 творе; расход шихты - 0 с помощью расходомеров "Турбоквант на диапазон 5-40м ./час; Т - температуру исследуемой среды84 с помощью термопар на диапазон 0-50 С;5 Р - плотность среды с помощью плотномерарадиоизотопного ПР 1303 на диапазон 0.91,5 г/см, Ьр - перепад давления на линейном участке трубопровода; соединяющемсоседние реакторы каскада с помощью диф 10 ференциального датчика давления 13 ДД 11на диапазон 25 г/см при =4 м и Втр=0,152,м, и: рассчитывают средневязкостный молекулярный вес полимера и его полидисперсность по формулам (1)-(3).15 В результате эксперимента полученыследующие значения измеряемых параметров: Ар=1,96 10 Па, 3=0,787 г/см, Ма=34Вт, Т=309 К, Сп=8,5% вес. 0=0,01 м/с,э=0,75 с, р н.с.=О 716 г/см,е Расчетные значения М 97 и К 1 равны:ь 474 6 0 Ю 4 а 94(О 91 -0,796 В с 0 199, 1060,698И 7171,следуемой ср ассчитывало начение плотности ри расчете радиу Ующим образом 466 Кп=3.14В=0,1 м5 фактические значения средневязкостного молекулярного веса и коэффициента полидисперсности,определенные с использованием метода гель-проникающей хроматографии. составляют МУ =380000 и О Кп=3,4, Относительные погрешности измерения с помощью предлагаемого способа равны:. /ъ.с. = Сп ъ = 4 0,91+0,045+0 Относител ний предлагае стного молек полимеризацииХ ПРЕДЛ. - М 9 0%= ЬМ 7 ПЗХМ 170 - 2481571270000 3500.% =8,09%Относительная погрешность измерей коэффициента полидисперсности для 40, ого случая составила: 2. 2,85П р и м е р 2. Полимеризация изопрена.Технология полимеризации аналогична. примеру 1, . 50В процессе растворной полимеризации изопрена непрерывно измеряют (рис.1): йа - активную мощность на валу двигателя перемешивающего устройства, затрачиваемую на перемешивание, с помощью 55 .измерительного преобразователя активной мощности типа Е/3 и трансформаторов напряжения КСС 0,5 380/100 и тока - ТК 120 60/5; Сл в . концентрацию полимера в расной полимеризась значения среди коэФфициент точным методом авторами спосония. Для каждого ие среднеквадрамуле: ЭКСП,) 100%и) С,иРм + Ср Рр = 0,105 К 5+0,85 0,72=0,7368 г/см ная погрешность измереым способом средневязколярного веса для случая каучука СКД составила: ВХ 1Ур= х100% =М 1780000 - 346665 , 100 %3466653,4 - 3,141003,14В процессе непрерывции изопрена определялиневязкостной ЬМ-Муполидисперсности - КГПХ) и по предлагаемомубу; Проводилось 4 измереметода рассчитано значеничных отклонений по фор1741113 4 Ц 1 оп атл.,я перенейном его соения перемешиваю-. в реакто 2 ре, К;ристик йного 0,2 а (нкйр 0,1 Ка 49 аИ 8 Щ 1,я 4 фратее.е.р "" -таоюмав Результаты эксперимента приведены в табл;2.Среднеквадратичное отклонение средневязкостного молекулярного веса и коэффициента полидисперсности для предлагаемого способа +12 и +10,5% соответственно.формула изобретения Способ контроля качественных параметров процессов растворной полимеризации диенов измерением физических гюказателей раствора полимера, образующегося в. каскаде последовательно соединенных трубопроводом реакторов с последующей математической обработкой полученной информации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения достоверности определения молекулярной массы полимера и обеспечения определения его полидисперсности, одновременно измеряют концентрацию полимера в реакторе, активную мощность, затрачиваемую на перемешивание, перепад давления и плотность среды на трубопроводе, соединяю.щем соседние реакторы каскада, а математическую обработку. осуществл яют по следующим формулам; где Ма - мощность на валу двигателмешивающего устройства Вт;Лр - перепад давленияна ли О участке трубопровода, соединяющседние реакторы каскада, Пай - текущий радиус трубопровода, см;. - длина трубопровода на участке измерения, см;5 в - скорость ващщего устройства, с;Сп - концентрация полимераре; 0 - расход шихты, см/с;Мр - средневяэкостная молекулярная О масса;К - коэффициент полидисперсностиполимера;Т - температура среды в реакто11, 2 - конструктивные характе и 5 перемешивающего устройства;Й( -, -рЪ - Ой.с.текущий радиус трубопровода;где Втр - конструктивный радиус линеучастка трубопровода;р и.с. - .плотность исследуемой среды;р и - плотность полимера;р - плотность среды, измеренная на 5линейном участке трубопровода.10 1741113 Таблнца 2 оста витель А.Голландехред М,Моргентал орректор М.шаро дакто роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 199 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5