Способ автоматического управления процессом полимеризации пропилена

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительно (22) Заявлено 16,067 авт. свид-ву 1) М. Кл.С 08 Р й 05 П 305/23-0500177/23-05 10/067/00 рисое ением заявки рственныи комСССРлам изобретени открытий 3) Приоритет о де 66,012 088. публикован летень9 0 3.7 публикования описания 05.03,79(72) Авторы изобретени Лепский, В.М.Черняк, В.М.Сло и О,М,Звягин н 71) Заявит ециальное конструкторское бюро по автоматик в нефтепереработке и нефтехимии4) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ПРОПИЛЕНА с Изобретение касается автоматизации производственных процессов, вчастности способа автоматическогоуправления процессом полимеризациипропилена. Оно может быть использовано в химической промышленности.Известен способ автоматическогорегулирования температуры в процессе полимеризации, заключающийся втом, что регулирование температурыв реакторе осуществляют изменениемрасхода переохлажденного мономера1. Недостатки этого способа заключаются в снижении скорости реакции и в увеличении индукционного период связанных с необходимостью нагрева циркулирующего мономера, а также в сложности аппаратурной реализации контура и циркуляции мономера.Известен также способ автоматикого регулирования температурыроцессе полимеризации, по котому температуру в реакторе регулит измерением расхода хладагентаубашку реактора 2Наиболее близкий из известных по технической сущности способ автоматического управления проце - сом полимеризации пропилена, осуществляемым в реакторе с рубашкой охлаждения, заключающийся в стабилизации расхода реакционной массы через реактор, в воздействии на 5 температуру хладагента, поступающего в рубашку реактора в зависимости от температуры реакционной массы в реакторе, в изменении расхода мономера в реактор в зависи мости от модуля суспензии реакционной массы 3.Недостатком этого способа является низкая точность регулирования температуры. Это объясняется 5 тем, что в рабочем режиме, когдав реакторе протекает реакция полимеризации, практически очень трудно и технически неэффективно определять изменение регулируемого паф) раметра (температуры суспензии полимера в реакторе) при изменении регулирующего воздействия температуры хладагента), в результате чего регулятор температуры не может быть правильно настроен. Трудности определения изменений регулируемого параметра при изменении регулирующего воздействия связаны с тем, что для реактора полимеризации оО величина наносимых на регулирующее651006 3воздействие изменений может быть лишь очень малой, поскольку увеличение этих изменений связано не только с ухудшением качества получаемого полимера, но и с опасностью образования конгломератов полимера и, следовательно, с опасностью аварийного останова и выхода оборудования из строя.Другой недостаток указанного способа заключается в низкой точности регулирования модуля суспен эии реакционной массы, что объясняется трудностью и неэффективностью определения изменения регулируемого параметра (модуля суспензии полимера в реакторе) при изменении регулирующего воздействия (подачи моно- мера), поэтому регулятор модуля суспензии также не может быть правильно настроен.Цель предлагаемого способа автоматического управления процессом поли мериэации пропилена - повышение точности стабилизации качества получаемого полимера.Поставленная цель достигается тем, что по известному способу авто матического управления процессом полимеризации пропилена периодическидополнительно осуществляют заполнение реактора дезактивированной реакционной массой, изменяют параметр З) входного потока в реактор, измеряют изменение параметра, характеризующе. - го реакционную массу, ив зависимости от величины результирующего изменения, корректируют температуру хлад- З 5 агента, расход мономера и катализатора в реактор после заполнения его реакционной массой.Кроме того, указанное изменение параметра входного потока производят воздействием на температуру хлад- агента, а в качестве параметра, характеризующего реакционную массу, используют температуру реакционной массы; указанное изменение параметра входного потока осуществляют воэ действием на расход мономера в реактор, а в качестве параметра, характеризующего реакционную массу, используют модуль суспензии реакционной массы. И)На чертеже представлена схема автоматического управления процессом полимеризации пропилена, поясняющая предлагаемый способ.Процесс пролимеризации осуществляют в реакторе 1 с перемешивающим устройством, связанном трубопроводом с установленной на нем задвижкой 2 с отстойником 3, низ которого соединен с дозировочным насосом 4, связанным трубопроводом со смонтированной на нем задвижкой 5 с реактором, Верхняя часть отстойника 3 присоединена к трубопроводу с установленной на нем задвижкой 6.На линии подачи катализатора в реактор раэмещена задвижка 7,а на линии мономера вреактор - задвижка 8 и клапан 9.На линии хладагента в реакторсмонтирован трехходовой клапан 10горячего и холодного потоков и термопара 11.На линии мономера в реактор расположен расходомер 12, Модуль суспенэии измеряют с помощью датчика13 плотности. На отводящей из реактора линии установлена задвижка 14для выгрузки продуктов реакции, ана линии после дозировочного насоса4 - задвижка 15 для эвакуации дезактивированной реакционной массы. Температуру в реакторе 1 измеряют спомощью датчика 16 температуры. Всистему управления входит регулятор17 расхода, регулятор 18 температуры, вычислительная машина 19Автоматическое управление процессом полимеризации пропилена осуществляется следующим образом,Расход реакционной массы, проходящей через реактор 1 стабилизируют расходомером 12, регулятором 17 расходаи клапаном 9.С помощью термопары 11, регулятора18 и клапана 10 регулируют температуру хладагента, поступающего в рубашку реактора, а датчиком 16 температуры, вычислительной машиной 19, термогарой 11, регулятором 18 температурыи клапаном 10 регулируют температуруреакционной массы в реакторе 1.С помощью датчика 13, вычислительной машины 19, расходомера 12, регулятора 17 расхода и клапана 10 изменяютподачу мономера в реактор 1 в зависимости от модуля суспензии реакционноймассы.Через задвижку 8 дезактивированной реакционной массой (которая можетбыть приготовлена непосредственнов реакторе полимеризации путем введения в него вещества, дезактивирующего катализатор) периодически заполняют циркуляционную систему, состоящую из реактора 1 с отстойником3 и насоса 4. При этом открыта задвижка 2 на линии между реактором инасосом 4 и закрыты задвижка 6 налинии эвакуации дезактивированнойреакционной массы из системы, задвижка 14 на линии выгрузки продуктаиэ реактора, клапан 9 на линииподачи сырья и растворителя и задвижка 7 на линии подачи катализатора,После заполнения системы задвижка 8 закрывается, включается циркуляционный насос 4, устанавливаетсязаданная температура дезактивированной суспензии в реакторе. С помощью регулятора температуры 18, который, воздействуя на трехходовойклапан 10 горячего и холодного потоков,изменяет расход хладагента,скачкообразно изменяют температуру хладагента,подаваемого в рубашку реактора,назаданную величину и регистрируют из 651006менения температуры дезактивированной реакционной массы в реакторе до установившегося состояния, используя датчик 16 температуры.По результатам измерений с помощью известных методов определяют настройки контура регулирования тем пературы и устанавливают их в вычислительной машине 19. Затем открывается задвижка 15 и производится эвакуация дезактивированной реакционной массы из системы, и реактор 10 промывают. По завершении промывки задвижка 15 закрывается и открывается задвижка 7 на линии подачи катализатора. После вывода реактора на рабочий режим открывается задвижка 14, и процесс полимеризации осуществляется по непрерывной схеме. При этом температура суспензии полимера регулируется путем измерения температуры реакционной массы с помощью датчика 16 температуры, сравнения ее с темпеРатУрой, заданной настроенным контуром регулирования температуры, и, в зависимости от разности этих температур, изменяется задание регулятору температуры 18, воздействующему на клапан 10, в результате чего изменяется температура хладагента, подаваемого в рубашку реактора 1.П р и м е р 1. В реакторе осу ществляют циркуляцию дезактивированной суспензии с концентрацией 250 г/л полимера в мономере и растворителе, поддерживая температуру циркулята 80 С. При этом температура хлад- агента равна 61 С. Полученный переходный процесс удовлетворительно описывается дифференциальными уравнениями первого порядка, После обработки полученных результатов определяют 40 параметры настройки контура регулирования Температуры суспензии полимера в реакторе, обеспечивающие оптимальный характер регулированияПри настройке регулятора температуры на реакционноспособной суспензии полимера, в связи с ограничениями на устойчивость работы реактора, величина скачкообразного изменения температуры хладагента должна быть выбрана такой, чтобы связанное с ней изменение температуры суспензии в реакторе не превышало 2-3 С. Аналогичной настройкой регулятора температуры на дезактивированной реакционной массе допускается изменение 55 темпера.фуры хладагента, соответствующее изменению температуры суспензииона 10 С и более, что, в свою очередь, вызовет большое в сравнении с известными методами изменение температуРы 60 в реакторе и более точное определение настройки регулятора температуры.Более точная настройка регулятора позволяет за счет уменьшения температурного запаса (для обеспеченияустойчивости работы реактора) повысить рабочую температуру процессаполимеризации, что в свою очередь,дает воэможность увеличить производительность реактора на 1,0 - 1,5.Одновременно за счет более точнойстабилизации температуры увеличивается на 2-3 выпуск высококачественных марок полипропилена.Настройку контура регулированиямодуля суспензии полимера осуществляют следующим образом.Отстойник 3 предварительно заполняют дезактивированной реакционноймассой. Открывая задвижку 5, в реактор 1 дозировочным насосом 4 из отстойника 3 непрерывно подают дезактивированную реакционную массу известного модуля. Одновременно, открываязадвижки 2,6 и 8, разбавляют дезактивированную реакционную массу в реакторе мономером, выводят разбавленную дезактивированную реакционную массу из реактора 1 в отстойник 3. Приэтом задвижки 7, 14 и 15 закрыты.В отстойнике 3 сгущают деэактивированную реакционную массу и вновьподают ее в реактор, а избыток мономера выводят из отстойника, открывая задвижку 6В результате описанного в реакторе1 устанавливается заданный модульдезактивированной реакционной массы,измеряемый с помощью датчика 13 плотности,Далее осуществляют настройкуконтура регулирования модуля суспензии следующим образом.Регулятором 17 расхода, воздействующего на клапан 9, скачкообразноизменяют подачу мономера в реактор1 на заданную величину, датчиком 13плотности регистрируют модуль суспензии голимера в реакторе до достижения установившегося состояния. Порезультатам измерений с помощью известных методов определяют настройкуконтура регулирования модуля суспензии. Затем закрывают задвижки 5 и 6,открывают задвижку 15 и производятэвакуацию дезактивированной реакционной массы из реактора 1 с последующей промывкой его мономером. Позавершении промывки задвижки 2 и 15закрываются и открывается задвижка7 на линии подачи катализатора.После вывода реактора на рабочийрежим открывается задвижка 14, ипроцесс полимеризации осуществляетсяпо непрерывной схеме. При этом модульсуспензии полимера регулируетсяпутем измерения модуля суспензиис помощью датчика 13 плотности, сравнения его с модулем, заданным настроенным контуром регулирования модуля суспензии полимера, и , в зависимости от разности фактического изаданных значений модуля суспензии,изменяется задание регулятору 17 расхода, воздействующему на клапан 9, в результате чего изменяется подача мономера в реактор.П р и м е р 2. В реакторе осуществляют циркуляцию деэактивированной реакционной массы. Устанавливают 5 концентрацию дезактивированной реакционной массы 250 г/л полимера в моно- мере. При этом подача мономера равна 20 мб/ч. Затем скачком устанавливается подача мономера в реактор 15 мб/ч. 10 Полученный переходный процесс удовлетворительно описывается дифференциальным уравнением первого порядка.После обработки полученных результатов определяют параметры контура регулирования модуля суспенэии, обеспечивающие оптимальный характер регулирования.При настройке контура регулирования модуля суспензии полимера на реакционноспособной суспензии, связи с опасностью возникновения аварийных режимов (образование конгломератов полимера) величина скачкообразного изменения подачи мономера в реактор должна быть выбрана такой, чтобы связанное с ней изменениемодуля суспензии полимера в реакторе не превышало 15-20 г/л . Аналогичная настройка регулятора модуля суспензии из деэактивированной суспен зии допускает изменение модуля на 50-100 г/л, что, в свою очередь, позволяет более точно определить настройку контура регулирования модуля суспензии полимера в реакторе. 35 Болед точная настройка регулятора повышает точность регулирования модуля суспензии полимера на 20-30 и более.Преимущества предлагаемого способа 40 обусловлены тем, что определение параметров настроек осуществляется в условиях, наиболее приближенных к рабочим условиям процесса полимеризации, что обеспечивает большую точность их определения и, как следствие, повышает точность стабилизации качества получаемого продукта, в то же время не приводит к неустойчивым режимам работы реактора. Формула изобретения 1Способ автоматического управления процессом полимеризации пропилена, осуществляемом в реакторе срубашкой охлаждения, заключающийсяв стабилизации расхода реакционноймассы через реактор, в воздействиина температуру хладагента, поступающего в рубашку реактора,в зависимости от температуры реакционноймассы в реакторе, в изменении расхода мономера в реактор в зависимости от модуля суспензии реакционной массы, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности стабилизации качества получаеого полимера, периодически осуществляют заполнение реактора дезактивированной реакционной массой, изменяют параметр входного потока вреактор, измеряют изменение параметра, характеризующего реакционнуюмассу, и, в зависимости от величиныуказанного результирующего изменения корректируют температуру хладагента, расход мономера и катализатора в реактор после заполнения реакторов реакционной массой2, Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что указанное изменение параметра входного потока осуществляют воздействием на температуру хладагента, а в качестве параметра, характеризующего реакционнуюмассу, используют температуру реакционной массы.3. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что указанное изменение параметра входного потока осуществляют воздействием на расходмономера в реактор, а в качествепараметра, характеризующего реакционную массу, используют модульсуспензии реакционной массы.Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Патент США Р 3259614,кл. 260-93.7, 19662. Патент Великобритании9 831989, кл. 1 (1) А, 1960.3. Патент США Р 3636326,кл. 235-151,12, 1972.Редактор Л.ушакова Заказ 731/26 Филиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Л.АлександровТехоед МЦетко Корректор Л. ВеселовскаяТираж 584 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва, Жд Раушская наб.,ц. 45