Устройство для автоматического регулирования процесса растворной полимеризации

(71) Заявитель 1 р Д Й отВР имэ Ленинского комсомола(84) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОИАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВ ПРОЖССА РАСТВОРНОИ ПОЛИМЕРИЗАБИИригодно для жрной полиме када реакторащения риз алии аиболее бпи вис торИзобретение относится к устройстввм для автоматического управления процеосом раетвврной нолимеризацин и может . " найти применение в химической и нефтехимической промышленностях, в частно-: -- сти в автоматизированных системах% управления процессами попимеризации в производстве изопренового синтетичес-, кого каучука.Известно устройство,для автоматичео-. кого управления процессом полимериэа-ции, например этилена; в:трубчатом реакторе высокого давления, которое со- . деркит датчики и регуляторы температуры и давления в реакторе, клапаны на выходе нэ реактора, на инйин инициатора в компрессор, на линии водорода в.компрессор, датчик температуры в отделителе ннзкото давления, датчики толппщы пленки в начале реактора и в середине реакционной зоны реактора, по кпюченные через блок регулирования толшины пленки к клапану на линии подачи водорода, блок оптимального соотг ношения процентного содержания поли мера в реакторе и плотности полимера на выходе из отделителя низкого давления 1. Это устройство неппроцессом раство, проводимом в кас Н эким к изобретению является устройство дляавтоматического управления процессом раствориой полима ризации, содержащее автоматические регуляторы подачи исходной реакционной:, смеси, каталитического комплекса и мо дификатора молекулярной массы, а так- же многокапилпярный вискоэиметр полимериэата постоянного расхода2 .Выходные сигналы многокапиащрногокозиметра поступают на вход ретугтяов подачи компонентов каталитичеокого комплекса, при этом нредусмотрена воэможность изменения .задания указан3 99446ным регулятором в заданном соотношеИзвестное устройство применимолишь в процессе полимеризации при получении полибутадиенового каучука, где, компоненты каталитического комплексаподаются в реактор раздельно. В процессах полимеризации при получениидругих каучуков, например полииэопренового каучука, где в исходную шихту по- И)дается каталитический комплекс и вещество - модификатор молекулярноймассы, применение известного устройства связано с большими погрешностями,обусловленными совместным влиянием Икак концентрации полимера в растворе,так и его молекулярных параметров навыходные сигналы многокапиллярноговискоэиметра. Таким образом, недостатком известного устройства является низкая точность регулирования степениконверсии и молекулярной массы полимери эата,Целью изобретения является повышение точности регулирования степени конверсии мономера и молекулярной массыполимера.Поставленная цель достигается тем,что устройство для автоматического регулирования процесса растворной нолимеризации, содержащее автоматическиерегуляторы подачи исходной реакционной смеси, каталитического комплексаи модификатора молекулярной массы, а,также многокапиллярный вискозиметр полимериэата постоянного расхода, снабже- Зфно датчиком температуры, установленным на линии подачи полимеризата в многокапиллярный вискозиметр, которыйсодержит межкапиллярные входные и выход.40ные камеры, а также четыре капилляраодинакового внутреннего диаметра, вюпочен.ных при помощи указанных камер пароли;цельно двумя ветвями и попарно: короткий - длинный, длинный - короткий, сумма 4тором и двумя дифманометрическими преобразователями подключенными к входу".один - к короткому капилляру, другой к межкапиллярнь",м камерам, а по выходу - ксумматору, датчиком состава реакционной смеси и блоком стабилизации конвер- ффсии, соединенным по входу с сумматороми датчиком состава исходнвй реакционнойсмеси, а по выходу с регулятором подачи каталитического комплекса, и блоком вычисления молекулярной массы, ффсоединенным по входу с сумматором,датчиком температуры и дифманометрическим преобразователем, подключенным 6к межкапиллярным камерам, а по выходу - с регулятором подачи модификаторамолекулярной массы,На чертеже изображена принципиальная схема устройства для автоматического управления процессом растворнойполимеризации.Схем содержит полимериэационныйаппарат 1, куда подается: исходная реакционная смесь, налинии которой имеетсяконтур стабилизации расхода, включакецийдатчик 2, автоматический регулятор 3,регуцируииций клапан 4; каталитический комплекс со своим контуром стабилизации расхода, вюпочаюшим датчикрасхода 5, автоматический регулятор6, регулирующий клапан 7; модификатормолекулярной массы, на линии подачикоторого в полимериэационный аппарат1 собран также контур стабилизации расхода, включающий датчик расхода 8,автоматический регулятор 9 и регулирующий клапан 10. На линии выхода полимериэата из, аппарата 1 установлен многокапиллярный вискозиметр постоянного расхода с заатчиком постоянного расхода 11, первичными преобразователями абсолютной и эфФективной вязкости, выполненными в виде параллельного соединения последовательно соединенных при помощи межкапиллирной камеры 12 короткого капилляра 13 и длинного капилляра 14, и последовательно соединенных при помощи межкациллярной камеры 15 длинного 16 и короткого 17 капилляров, Параллельное соединение этих пар капилляров выполнено посредством входной 18 и ,выходной 19 хамер. Длинные и короткие капилляры одинакового внутреннего диаметра имеют в каждой паре противоположное расположение, при этом ихдииныимеютсооношение 1:2. К межкапиллярным камерам 12 и 15 подключен дифманометрический преобразователь 20, а к короткому капилляру 17 подклю чен дифманометрический преобразователь 21, причем эти дифманометрические преобразователи имеют одинаковый предельный перепад давления. Выходы обоих дифманометрических преобразователей 20 и 21 подключены к сумматору 22. На схеме показан также датчик температуры 23, который установлен на линии полимеризата в многокапиллярный вискоэиметр, блок стабилизации конверсии 24, датчик состава исходной реакционной смеси 25 и блок вычисле5 М 44 М вия молекулярной массы 26. Бпок стабилизации конверсии 24 подюпочен по входу к датчику состава исходной реакционной смеси 25 и к сумматору 22, а по выходу - к регулятору 6 подачи 3каталитического комплекса, Блок вычисления молекулярной массы 26, в свою очередь, подключен по входу к датчику температуры 23 полимеризата, сумматору 22 и дифманометрическому нреобра Е зователю 20, а по выходу - к регулятору 9 подачи модификатора молекулярной массы;Устройство работает следующим обра. зом.ИВ исходной фазе процесса некоторое количество исходной реакционной смеси (8-50 т/ч) поступает в полимеризационный аппарат 1. Для нормального протекания технологического процесса полимери зации в аппарат 1 поступает также каталитический комплекс (20-230 л/ч) и водород (2-10 нм /г), применяемый в3в качестве модификатора модекулярной массы Расход реакционной смеси под- фф держивается постоянным контуром стабилизации расхода (датчик расхода 2,автоматический регулятор 3 .и регулирую. ший клапан 4). Необходимые значения расходов каталитического комплекса и 30 модификатора молекулярной массы поддерживаются в соответствии с нормами технологического регламента соответствующими локальными контурами стабилизации. Полимеризат с выхода полимери- уу зационного аппарата 1 цри помощи задатчика постоянного расхода 11 прокачивается через многокапиллярный вискозиметр, где определяются его вязкостные свойства. Выходной сигнал дифманометрического преобразователя 20, подключенного к межкацилляриым камерам 12 и 15 многокапиллярного вискозиметра посгоянного расхода, пропорционален абсолютной ф43 , вязкости среды при соответствующей скорости сдвига, определяемой соотношением производительности задатчика постоянного расхода и внутренним диаметром применяемых капилляров. Причем, ввиду ф того, что в многокапиллярном вискозиметре все капилляры имеют однаковый внутренний диаметр и включены в мостовую схему, на результат определения абсогпогной вязкости не влияет поправ- фф ка на вхрдовые эффекты и на кинетическую энергию, характерные для капилляпиых вискозиметров,С другой стороны, выходной Сигнал дифманометричес кого преобразователя 21, подюпоченного к межкапиллярной камере 15 и выходной камере 18, т. е. к короткому капилляру 17, пропорционален эффективюзй вязкости при той же скорости сдвига, В этом случае результат измерения эффективной вязкости искажается за счет влияния указанных неконтролируемых поправок. Выходные сигналы дифманометрических преобразователей 20 .и 21 поступают на вход сумматора 22, который обрабатывает поступаю щие на его вход сигналы по формулеС = а ( ЬР, - ьГ) + в, (1) где ЬР - перепад давления в межка- . пиллярных камерах 3ЬР - перепад давления на коротком капилляре 3а, в - постоянные коэффициенты.При этом выходной сигнал сумматора представляет собой концентрацию полимера в растворе, и в результате соотношения данных и коротких капилляров 2:1 он не зависит от вязкости контролиуемой среды, и, естественно, от мопекулярных параметров каучука. Выходной сигнал сумматора поступает далее на блок 24 стабилизации юнверсии, который также связан с датчиком 25 состава исходной реакционной смеси, На основе поступающей информации, в блоке 24 стабилизации конверсии определяат ся значение конверсии, и сигнал, пропорциональный расходу каталитического комплекса, необходимого для достижения заданной, конверсии, поступает как задание регулятору 6 контура стабили-. зации расхода каталитического юмплекса. Регулятор 6 отрабатывает задание по расходу каталитического юмплекса, и в полимеризационный аппарат 1 начинает поступать такое количество комплекса, которое обеспечивает заданную степень конверсии мономера в полимер,Информация о температуре полимеризата от датчика 23, о вязкости реакционной смеси от дифманометрическо го преобразователя 20 и от сумматора 22 - о концентрации полимера в ра:творе. поступает на вход блока 26 середе пения молекулярной массы. На основании полученной информации в бпоке 26 определяетсй молекулярная мюса полимера каучука по формулеф Рм 1 ( м К)994466 8шение количества брака, снижение расходных коэффициентов по каталитическон- му комплексу и модификатору молекулярной массы. Это обеспечивает получе ние готового продукта лучшего качествас меньшими затратами исходных реагенй тов,ф 1. Авторское свидетельство СССР М 466247 кп Я 053 27/00 1978 15 2. Авторское свидетельство СССР М 804788, кл. С 08 Р 2/06, 19737где Т - температура полимеризвта;М - молекулярная масса;а, в,- постоянные коэффициеПри отклонении молекулярной массыМ от значения, прудусмотренного технологическим регламентом, автоматическирегулятор 9 контура подачи модификато-:ра молекулярной массы изменяет в соответствуккцую сторону подачу. модифика- фтора (водорода) так, что в аппарат 1 поступает определенное количество модификатора, необходимое для получения полимера с заданной молекулярной массой.Локальные системы стабилизации рас 1 фхода каталитического комплекса и модификатора молекулярной массы поддерживают текущие значения расходов указан-ных реагентов на заданных значениях.При отклонении качественных показателей (концентрации полимера в раствореили конверсии и молекрирной мвссйкаучука) от значений, предусмотренныхтехнологическим регламентом, автоматические регуляторы 6 и 9 на основе ин- ффформации от блока стабилизации конверсии 24 и блока вычисления молекулярной массы 26 воздействуют по описанным алгоритмам на процесс полимеризвпии с целью компенсации указанных 39отклонений,В предложенном устройстве по сравнению с известным решением определение качественных показателей процессо 9полимеризации на основе вязкостныхсвойств З,происходит значительно точнее: блокистабилизации конверсии и вычислениямолекулярной массы испопьзуют для этихцепей дополнительную информацию от датчика состава исходной реакционной смеси, 4 рдатчика температуры полимеризвта налинии подачи в многокапиллярный вискозиметр, а тавке определение вязкостяхсвойств полимеризвтв происходит с автоматическим исключением неконтролируе-мых поправок на капиллярах, и в связис этим концентрация полимера в растворе и качественные показатели определяются более достоверно.Указанные преимущества обеспечивщог Езначительное повышение точности регулирования качественных показателей получаемого полимера синтетического квузчука.Указанное повышение точности регулирования качественных показателейтехнологического процесса полимеризации влечет за собой значительное уменьформула изобретения Устройство для автоматического регщироввния процесса растворной полимеризвцни, содержащее автоматические регуляторы подачи исходной реакционной смеси, каталитического комплекса и модификатора молекулярной массы, а также многокапиллярный вискозиметр подимеризвта постоянного расхода, о т л и-, ч а ю щ е е с я тем, что,сцельюповышения точности регулирования степени конверсии мономера и молекулярной массы полимера, оно снабжено датчиком температуры, установленным на линии подачи полимеризвта в многокапиллярный вискозиметр, который содержит межкапиллярные входные и выходные камеры, а также четыре капилляра одинакового внутреннего диаметра, включенньи при помощи указанных камер параллельно двумя ветвями и попарно; короткий- дпинный, длинный - короткий, суь-,мвтором и двумя дифманометрическими преобразователями, подключенными Источники информации,принятые во внимание при экспертизепо входу: один - к короткому капилляру,другой к межквпиллярным камерам, а а по выходу - к сумматору, датчикомсостава реакционной смеси и блоком сгабилизации конверсии, соединенным поводу с сумматором и датчиком составареакционной смеси, а по выходу - срегулятором подачи каталитическогокомплекса и бпоком вычисления молекулярной массы, соединенным по входус сумматором, датчиком температурыи дифмвномез рическим преобразователем,подключенным к межкапиллярным камерам,а по выходу - с регулятором подачи модификатора молекулярной массы.9944 М в р О. Билак аказ 848/3 Тираж 492 ВНИИПИ Государственнот по делам изобретений 113035, Москва, - Ж, наб., д. 4/ филиал ППП " Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор С.3 СостаВитель В. а Техред М.Тенер