Способ регулирования отвода тепла реакции полимеризации

ОП ИСАЙИЕ п 1) 648106 Своз Советских Социалистических Реслублик(51) М 08 Г 2/0005 Р 27/00 дарственный комитеСССРд изобретенийкрытий елами от УДК 2-5 убликовано 150279. Бюллетеньата опубликования описания 15.0279 088.(72) Авторы ИностранцыИЗОбрЕтЕНИя Эберхард Зистиг. и Карл-Гейнц Рейнерманн(ФРГ) Иностранная фирмаХемише Верке Хюльс АГ (ФРГ) 71) Заявител(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТВОДА ТЕПЛА РЕАКЦИИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИы, иьтисходКзультирующую вели хладагента в обра определяют по фор Кроме того,ину температуром холодильникзле: Т6 2 Т +Т Изобретение относится к областиуправления процессами химическойтехнологии, в частности к способамрегулирования отвода тепла реакцииполимеризации в растворе или дисперсии при использовании обратного холодильника, и может быть использованов химической промышленности,Известен способ регулирования отвода тепла реакции полимеризации врастворе или дисперсии, осуществляемой в реакторе, оборудованном обратным холодильником, заключающийся врегулировании температуры хладагентав обратном холодильнике и изменениирасхода хладагента в обратный холодильник в зависимости от температурыреакционной массы в реакторе 11.Недостатком известного способа яв-.ляется то, что при его осуществлениине достигается необходимое быстродействие соответствующей системы регулирования, что понижает точностьрегулирования температуры реакционноймассы в реакторе, в частности тогда,когда полимеризацию проводят в реакторах емкостью 40-300 м, Причиной,вызывающей понижение быстродействия,является большой объем охлаждающейсреды в обратном холодильнике, представляющий собой с точки зрения регулирования инерционную систему.Целью изобретения является повышение точности регулирования темпера туры реакционной массы в реакторе,Поставленная цель достигается тем,что в известном способе регулирования отвода тепла реакции полимеризации в растворе или.дисперсии, Осущест вляемой в реакторе, оборудованномобратным холодильником, заключающемся в регулировании температуры хлад- агента в обратном холодильнике и изменении расхода хладагента в обратный холодильник в зависимости от температуры реакционной массы в реакторе, дополнительно измеряют в одной или нескольких расположенных друг за другом точках в направлении потока в обратном холодильнике его температуру, усредняют полученные величин в зависимости отизменения резул рующей величины, корректируют ра хладагента в обратный холодильни648106 3где Т"иТ- значения температур в начале обратного холодильника;Т и Т- значения температур в конце обратного холодильника.На фиг, 1 изображена схема регулирования реактора объемом 100 медля изготовления поливинилхлорида; на фиг. 2 - схема соединений для определения усредненного температурного значения Т; на фиг, 3,4 - варианты схемы регулирования реактора.Изображенный на чертеже реактор 110 является в данном случае реактором полимеризации поливинилхлорида, рубашка 2, которого подключена к рециркуляционному циклу 3 хладагента. В начале полимеризации заданное значение Т регулятора 4 устанавливают, например, на поддерживаемую при полимеризации температуру реактора 1(Т 50 С). Кроме того,в подводе охлаждающей воды для рубашки 2 измеряют тем пературу Т.Подвод пара и воды регулируют посредством схемы каскадного регулирования, имеющее первый направляющий и первый следящий регуляторы. 4, 5, которые управляют паром и во дой, соответственно через клапаны 6, 7.Способ регулирования отвода тепла реакции полимеризации осуществляют следующим образом. Если в первом направляющем регуляторе 4 для температуры рубашки 2 фактическая температура Т отклоняется от заданной температуры Т, то первому следящему регулятору 5 подают новую заданную температуру, которую сравнивают с фактической температурой Т, Благодаря тому обстоятельству, что в качестве эталонной величины используют температуру охлаждающей воды для рубашки 2 Т, возможно более. быстрое и более 40 точное регулирование, чем в том случае, если в качестве измеряющего - . значения подают только температуру реактора Т.Мощность охлаждения рубашки 2 такова, что при осуществлении 45 реакции температура реактора 1 повышается. При превышении определенного установленного температурного предела, лежащего примерно при температуре 51 С, система автоматического регули- Э) рования обратного холодильника 8 настраивает необходимую холодопроизводительность.Йзмеренная в реакторе 1 температура Т подается втоРому направляющему регулятору 9 для обратного холодильника 8, который нагружается одновременно температурой Т + 1 С (например, 51 С)в качестве заданной величины, Если фактическое значение Тотклоняется от заданного значения второго направляющего регулятора 9, то во втором следящем регуляторе 10 набтраи= вается заданное значение. Поданное второму следящему регулятору 10 фактическое значение Т проходит через 65 схему коррекции 11, в которой достигается пропорциональность между изменением фактического значения Т и отдаваемой обратным холодильником 8 мощностью. Полученное во втором следящем регуляторе 10 значение управляет клапанами 12, 13 и, таким образом, потоком 14 охлаждающей воды в рубашку 15 обратного холодильника 8. В представленном примере охлаждающую воду для обратного холодильника 8 берут из рециркуляционного цикла для охлаждения рубашки 2 реактора 1. Поскольку эта вода в основном имеет постоянную температуру, например 25 С, и она имеется в большом количестве, температуру рубашки 15 для обратного холодильника 8 можно с помощью этой воды быстро изменять. Однако поток 14 охлаждающей воды можно также регулировать независимо от цикла рубашки 2, а именно как открытую, так и закрытую систему.В противоположность этому рециркуляция в рубашке 2 остается почтИ постоянной и на нее влияет лишь дополнительное сопротивление потока обратного холодильника 8.Существенным при использовании предлагаемого способа является тот факт, что значение температуры Т определяют путем измерения температуры хладагента в рубашке 15. Кроме того, температуру можно измерять только в одной точке и сравнивать с температурой Тщ. Однако величину Тп,можно также определять как усредненную температуру нескольких точек измерения, Так, например, при четырех точках измерения с температурными значениями Т Т 4 Т Т (точки измерения расположены снизу вверх, как изображено .на фиг.1) получают матрицу четырех температурных значений, которые оценивают различным образом. В случае, если например, обе расположенные внизу точки измерения с большим коэффициентом влияют на регулируемую величину, а обе расположенные выше - с меньшим коэффициентом, то среднее значение можно определять по следующей формуле:Т (2 Т+2 Т Т Т ) В качестве выполненного для регулирования усреднения явилось также определяемое согласно фиг.2 значение температурного сопротивления Р следующей формулй:т т тв Втвт Зт Вт4 5 б Это усреднение достигается за счет того;"что согласно фиг. 2 производят параллельное включение каждых двух температурных измерительных резисторов.Благодаря высокому качеству регулирования системы с блоками 9, 10, 11.г12 и 13 и всегда имеющемуся резервйо"- му количеству холодной воды, значени 6 температуры реактора можно изменять при желании путем изменения охлаждающей мощности обратногохолодильни- ,ка 8, Нагрев обратного холодильника 8 осуществляют с достаточной скоростью 5 посредством тепла конденсации пара, При этом количество охлаждающей воды регулируют соответственно выделяемому при полимеризации количеству тепла. При этом для того, чтобы получить в . 1 обратном холодильнике 8 более высокую температуру, необязательно использовать теплую воду или пар при сокращении мощности охлаждения, поскольку мощность охлаждения уменьшается с достаточной скоростью благодаря теплу конденсации.Количество точек измерения в обратном холодильнике 8 можно варьировать. Определенные значения можно изменять во время измерения, точки из-. мерения можно включать или выключать, так что усредненную температуру Тш можно корректировать путем соответствующего переключения так",-что по-" " даваемое регулятору фактическое зна чение Тв значительной мере прямо пропорционально мощности охлаждения обратного холодильника 8.П р и м е р 1. При проведении опыта с обратным холодильником 8 реактора 1 емкостью 200 м З заданное значение реактора 1 устанавливают на 0,5 С ниже. Следствием этого явилосьоизменение мощностиохлажденияобратного холодильника 8 в течение 2 мин на максимальную мощность охлажденияи после достижения новой заданной температуры последующая перестройка на имеющуюся до изменения заданного значения мощность охлаждения, При повышении заданной температуры на40 0,5 С мощность охлаждения в течениеодвух минут значительно сокращается, а После нагрева имеющейся в обратном холодильнике 8 воды мощнбсть нагрева почти равна нулю, При уменьше нии разницы температуры реактора 1 с установленной заданной температурой мощность охлаждения сравнивается с мощностью реакциив реакторе 1.Опыты показали, что возможно регулирование температуры реакционной массы полимеризации в котлах емкостью 200 мс точностью до 0,5 С, в пересчете на место размещенйя щупа для измеренжя температуры. Таким образом можно достичь, прежде всего для крупных реакторов, особенно точного регулирования, Кроме того, при этом повышается безопасность системы регулирования, поскольку при отсутствии подаваемой извне охлаждающей воды в короткое время обеспечено охлаждение обратного холодильника 8 .имеющейся в рубашке 2 реактора 1 водой. Если в обратный холодильник 8 постуйает" хладагент от независимойсистемы, то возможны два варианта регулирования температуры реакционйой массы в реакторе. При этом один,вариантпроводят, как описановыше, а другой вариант заключается в том, что температуру реакционной массы в реактоРе регулируют"только путем изменения расхода хладагейта в обратный холодильник 8, т.е. регулирование темйературы"хладагдйтйпоступающего в рубашку 2 реактора 1,4 не используют.П р и м е р 2 (фиг.3) . Повторяют описанный выше пример с той разницей, что хладагент с температурой 10 С подают в рубашку 15 обратного холодильника 8 через клапан 12 из системы, независимой от цикла хлад- агента, поступающего в рубашку 2 реактора 1. Расход хладагента составляет 20-100 мз/ч (в крайнем. случае до 300 м /ч) . В рубашке 2 реактора 13циркулирует хладагент с температурой 25 С в количестве примерно 500 м /ч. Температуру хладагента регулйруют указанным выше способом.Описанный выше вариант позволяет такое же точное регулирование температуры"реакциоййой массй в реакторе 1, что и вариант по примеру 1.П р и м е р 3 (фиг.4), ПовторяЮт описанный выше пример с той разницей, что температуру Т в реакторе 1 регулируют только путем изменения расхода подаваемого в рубашку обратного холодильника 8 через клапан 12 хлад- агента. При этом хладагент не отбирают из цикла хладагента в рубашке 2 реактора 1, а подают из независимой системы. В рубашке реактора 1 циркулируетхладагент в количестве примерно 400 м/ч, причем в цикл постоянно подают 50 мф/ч холодной воды. Соответствующее количество хладагента стекает через перелив.Описанный вариант позволяет осуществлять такое же точное регулиро" вание температуры реакционной массы, что и вариант по примеру 1.Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что температуру хладагента измеряют непосредственно в рубашке 15 обратного холодильника 8 и, таким образом, каждое изменение температуры хладагента вследствие воспринятия тепла конденсации может подаватьсяпрактически без запаздывания в систему регулирования.Благодаря использованию предлагаемого способа можно в короткое время, примерно в 1-2 мин, устанавливать максимальную, и, соответственно, минимальную производительность охлаждения обратного холодильника 8 и, таким образом, предотвратить колебания внутренней температуры реактора 1 во время процесса полимеризации, заданное значение температуры реак/7 ир Вода г. ционной массы в реакторе можно держать при этом практически постоянным. Как правило, отклонения указанной температуры составляют менее 0,2и не более О, 5 О С. Формула изобретения 1, Способ регулирования отвода тепла реакции полимеризации в растворе или дисперсии, осуществляемой в реакторе, оборудованном обратным холодильником, заключающийся в регулировании температуры хладагента в обратном холодильнике и изменении расхода хладагента в обратный холодильник в зависимости от температуры реакционной массы в реакторе,о тл ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования температуры реакционной массы в реакторе, измеряют в одной или нескольких расположенных друг за другомточках в направлении потока хладагента в обратном холодильнике его температуру, усредняют полученные величины, и,в зависимости от изменениярезультирующей величины, корректи руют расход хладагента в обратныйхолодильник.2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что результирующуювеличину температуры хладагента в 10 обратном холодильнике определяют пофоРмУле: Т= - (2 Т +2 Т +Т +Т )з 4 5 бфгде Тз и Т 4 - значения температурв начале обратного холодильника; ц Т и Т - значения температур вконце обратного холодильника.Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Патент ФРГ Р 1495145, ф кл, 39 54 1/98, 1971648106 од Составитель Л.Александроввожилова Техред И, Асталоы Коррек Гриценко Редак аж 584 Подпитвенного комитета СССРретений и открытий