Способ управления непрерывным процессом полимеризации изопрена

1014836 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 0 С 08 Р 136/08; 6 0 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) 1, СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НЕ ПРЕРЫВНЫМ ПРОЦЕССОМ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ИЗОПРЕНА в каскаде реакторов путем стабилизации температуры в первом .реакторе изменением расхода катализатора, о т л и ч а ю ш и й с я тем,что, с целью снитора, измеряют треакторе, опредепры между вторыммаксимизируют ения компонентов2, Способ пощийся тем,ния компонентовют порционным впонентов в готовь ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ;(,53) 66.012-52(0 кщ. Мц 16он, Ю. И, Борейко,Гурари, М, Б. КопыВ, В, Кротов,Мустафин, Е. Л, Осоев, В. В. СолодкийП, Шпаков88,8) 1Авторское свидетельство ССС 405, кл, С 08 Р 136/04, 196 2, Авторское свидетельство СССРМ 388666, кл, С 08 Р 2/ЯО, 1970(прототип). жения расхода катапизаемпературу во втором яют перепад температуи первым реакторами и го изменением соотношекаталиэатора,и. 1, о тли ча ючто изменение соотношекатализатора осуществляведением одного из комой катализатор.1Изобретение относится к автоматизации производства синтетического каучукаи может найти применение в процессе полимериэации изопрена в каскаде реакторов,Известен способ управления непрерывным процессом попимериэации диеновыхмономеров, в том числе иэопрена, в каскаде реакторов путем измерения и стабилизации производной температуры полимериэата в первом реакторе на заданном ф 10значении изменением расхода алюминийорганического компонента катализатора взависимости от значения этой производной 1 1 ,Недостатком данного способа является 15то, что при соотношении компонентов катализатора больше оптимального конвер. сия мономера в первом реакторе несколько больше, чем при оптимальном соотношении, зато во втором реакторе намного меньше, поэтому кон- .центрация полимера во втором реактоременьше, чем при оптимальном соотношении компонентов катализатора. Поэтомудпя поддержания концентрации полимера . 25во втором реакторе такоф же, как и приоптимальном соотношении компонентов катализатора, необходимо повышать температуру в нервом реакторе, следовательно,повышать расход катализатора. Кроме то- З 0го со временем изменяются концентрация и состав примесей в реакторе, которые реагируют с компонентами катализатора, что в свою очередь приводит кизменению соотношения компонентов ка 35тализатора и новым кинетическим зависимостям, что делает невозможным выборзаданного значения производной температуры в первом реакторе, соответствующей оптимальному соотношению компонентов катализатора. Наиболее близким к предлагаемому является способ управления непрерывным процессом полимеризации изопрена в кас 45 каде реакторов путем стабилизации температуры в первом реакторе изменением, расхода катализатора Г 2 1.Однако указанный способ имеет также существенный недостаток, заключающийся в повышенных расходах катализатора,50 так как со временем в реакторе изменяются концентрация и состав примесей, которые реагируют с компонентами катализатора, что в свою очередь приводит к изме-нению соотношения компонентов катализатора в реакторе и, в итоге, к увЬичению расхода катализатора пци стабилизации температуры полимериэата. Цель изобретения - снижение расхода:катализатора.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу управления непрерыв, ным процессом попимеризации иэопренав каскаде реакторов путем стабилизациитемпературы в первом реакторе изменением расхода катализ тора, измеряют температуру во втором реакторе, определяютперепад температуры между вторым ипервым реакторами и максимиэируют егоизменением соотношения компонентов катализатора.При этом изменение соотношения компонентов катализатора осуществляют порционным введением одного иэ компонентов в готовый катализатор., На фиг, 1 приведены кинетические кривые изменения конверсии изопрена во времени при различных соотношениях компонентов катализатора в периодическом реакторе (кривая 1 - при оптимальном соотношении компонентов катализатора, кривая 2 - при соотношении компонентов катализатора меньше оптимального криваяЭ - при соотношении компонентов большеоптимального); на фиг, 2 - блок-схемасистемы управления, реализующей предлагаемый способ; на фиг, Э.экстремальная зави 1симость перепада температуры между вторым и первым реакторами и соотношениемкомпонентов катализатора,Иэ фиг. 1 видно, что при соотношении, компонентов катализатора больше оптимального, в начале процесса попимериэации конверсия иэопрена, т,е. скорость процесса полимеризации, больше, чем при оптимальном соотношении компонентов, а затем она уменьшается. При соотношении компонентов катализатора меньше оптимального скорость процесса полимериэации всегда меньше чем при оптимальном соотношении. Отсюда следует, что при стабилизации температуры полимеризата в первом реакторе каскада реакторов в непрерывном режиме изменением расхода катализатора при соотношении компонентов катализаторов меньше оптимального температура во втором реакторе будет несколько меньше, чем при оптимальном, за счет увеличения расхода катализатора в первый реактор, т,е. и перепад температур будет меньше, чем при оптимальном соотношении, При соотношении компо нентов катализатора больше оптимального температура во втором реакторе будет меньше, чем при оптимальном соотношении, за счет уменьшения расхода катали3 101затора, подаваемого в первый реактор .для поддержания в нем заданной температуры, т.е. перепад температуры будетменьше, чем при соотношении компонентов катализатора меньше оптимального,на ту же самую,.абсолютную. величину отклонения от оптимального соотношения иеще меньше перепад температур по сравнению с перепадом температур при оптимальном соотношении.Отсюда следует, что перепад температур полимеризатв между вторым и первым реакторами является параметром,характеризующим соотношение компонентов катализатора, при этом оптимальноесоотношение компонентов всегда характеризуется максимальным перепадом температуры между вторым и первым реакторами,Бпок-схема (фиг; 1) включает полимериэапионные реакторы 1 и 2,. трубопровод3 подачи шихты (раствор иэопрена в изопентане), трубопровод 4 подачи катализа тора.в первый реактор, емкость 5 с готовым катализатором, трубопровод 6, покоторому перекачивается приготовленнаяпартйя катализатора в емкость 5, трубопроводы 7 и 8, по которым подаются соответственно алюминиевый и титановыйкомпоненты катализатора в емкость 5 сготовым катализатором, трубопровод 9,по которому полимеризат из реактора 1.поступает в реактор 2, датчики 10 и 11температуры полимеризвта на выходе соответственно иэ первого и второго реакторов, регулятор 1 2 расхода катализатора в реактор 1, регулирующий клапан 13расхода катализатора на трубопроводе 4,сумматор 1 4, регулятор 1 5 расхода алюминиевого и титанового компонентов, подаваемых в емкость 5 для коррекции соотношения компонентов катализатора, атакже регулирующие клапаны 16 и 17на трубопроводах подачи соответственноалюминиевого и титанового компонентов. не поступает и соотношение компонентов катализатора в емкости 5 не изменяется, 15 Если перепад темгератур уменьшился, то щ 5 подается алюминиевый компонент катализатора, вследствие чего увеличивается Система работает следующим образом.В реактор 1 подается шихта по трубопроводу 3. По трубопроводу 4 в реактор 1 подается катализатор иэ емкости 5. Температура полимеризата в реакторе 1 контролируется датчиком 10 и поддерживается на заданном значении изменением расхода катализатора с помощью регулятора 12 и регулирующего клапана 13, установленного на трубопроводе 4. Температура полимеризата в реактор 2 контролируется с помощью датчика 11, Значения текущих температур в реакторе 4836 4 1 и 2 с датчиков 10 и 11 поступают иа сумматор 14, где вычисляется перепад температур полимериэата между вторым и первым реактором. Оалее вычисленное значение перепада температуры с выхода сумматора 14 поступает на регулятор 15, где сравнивается с предыдущим значением перепада температур, В том случае,если значения перепадов температур совпадают, с выхода регулятора 15 на клапаны 16 и 17, установленные на трубопроводах 7. и 8 управляющее воздействье например, на клапан 16 с регулятора 15 поступает управляющее воздействие, клапан на определенное время открываетсяи через него по трубопроводу 7 в емкость соотношение компонентов, Затем череззаданный промежуток времени, в суммвторе 14 вычисляется перепад температурполимеризата во втором и первом реакторах,С выхода сумматора 14 вычисленноезначение перепада температур поступает Зй на регулятор 15, где сравнивается созначением перепада температуры до изменения соотношения компонентов катализатора в емкости 5, Если перепад температур увеличился, с выхода регулятора 315 на клапан 16 поступает управляющеевоздействие и через клапан 16 в емкость5 с катализатором определенное времяпоступает алюминиевый компонент катализатора, еще увеличивая соотношениекомпонентов, после чего через заданныйпромежуток времени в сумматоре 14вычисляету перепад температур полимериэата во втором и первом реакторах, Свыхода сумматора 14 вычисленное значение перепада температур поступает на регулятор 15, где сравнивается со значением перепада температуры после предыдущего изменения соотношения компонентов катализатора в емкости 5. Если перепад температуры стал меньше, то с выхода регулятора 15 на клапан 17 поступает управляющее воздействие и черезэтот клапан 17 в емкость 5 с катализатором определенное время поступает тита новый компонент катализатора, после чего через заданный промежуток времени в сумматоре 14 вычисляется перепад температур полимеризата во втором и первом реакторах. С выхода сумматора 145 1014вычисленное значение перепада температур поступает на регулятор 1 5 гдесравнивается со значением перепада тем-пературы после предыдущего изменениясоотношения компонентов катализатора, 5Если перепад температур возрос, с регулятора 15 на клапаны 16 и 17 управлякицее воздействие не поступает и соотношение компонентов катализатора в емкости 5 не изменяется, Таким образом, 1 Опутем добавок алюминиевого и титановогокомпонентов в емкости 5 поддерживаетсяоптимальное соотношение компонентов катализатора (фиг. 3), обеспечивающеемаксимальный перепад температур полимеризата между вторым и первым реакторами,П р и м е р 1 (средний режим), Осущестмяют непрерывный процесс полимериэации изопрена в каскаде из двух реакто-;20ров 1 и 2, В реактор .1 по трубопроводу3 подают 30 т/ч шихты с концентрациейиэопрена 15,0 мас.% температура шихты3 С. В реактор 1 по трубопроводу 4 по-дают катализатор с оптимальным соотношением А 0/Т 1поддерживая температуруполимеризата в нем 42 С с помощью датчика 10, регулятора 12 и регулирующегоклапана 13. Расход катализатора составляет 107 кг/ч, Температуру полимериза-Зота во втором реакторе 2 измеряют с помощью датчика 11, Она составляет 52 С,т,е. перепад температуры между реакторами 1 и 2 состамяет 10 С, которыйвычисляется на сумматоре 14. Содержание полимера в полимериэате 10 мас. ,35В ходе процесса полимеризации в шихте, попадаемой по трубопроводу 3 в реактор 1,изменяются примеси, вследствиечего для поддержания заданной температуры в реакторе 1 (42, С), контролируео 40мой датчиком 10, требуется по трубопроводу 4 иэ емкости 5 с помощью регулятора 12 и регулирующего клапана 13 подавать 10,2 кг/ч катализа.ора при этомв реакторе 2 устанавливается температу 45ра 486 оС которая контропируется с по 3 836 6мощью датчика 11. На сумматоре 14 вычисляется перепад температур между реакторами 1 и 2, который равняется 75 дС, Поэтому с помощью регулятора 15 уменьшают соотношение компонентов катализатора АО/Т 1 на 0,05% добавляя в готовый катализатор в емкости 5 титановый компонент катализатора через регулирую,щий клапан 17 на трубопроводе 8..Оля поддержания,заданной температуры в реактор 1 (42 ОС) при помощи регулятора 12 устанавливают расход катализатора 10,5 кг/ч, при этом температура в реакторе 2, контролируемая датчиком 11, устанавливается 50,5 С, На сумматоре 14 вычисляется перепад температур между реакторами 1 и 2, который равняется 8,5 С. Далее производят вышеуказанные операции и находят, что перепад температур междуреакторами 1 и 2 равняется 10 С, при этом расоход катализатора в реактор 1 составляет 10,3 кг/ч, Средний расход катализатора ; в таком режиме состамяет 2,266 кг/т каучука.П р и м е р 2 (контрольный), Аналогично примеру 1 осуществляют непрерывный процесс полимеризации изопрена в каскаде из двух реакторов в том же режиме но регулирование процесса полимеризации осуществляют только стабилизацией температуры,.в реакторе 1 изме.нением в него расхода катализатора, Средний расход катализатора состамяет 2,385 кг/т каучука. Из примеров 1 и 2 видно, что при использовании предлагаемого способа происходит снижение расхода катализатора на0,12 кг/т каучука,Таким образом, благодаря использованин предлагаемого способа снижается расход катализатора, кроме того, повышается производительностьодного каскада реакторов примернона 5%,Составитель В, Шуваловдактор М, Рачкулинед Техред М,Кощтура Корректор О.Бипа венног етений и35, Рауш илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная Заказ 3126/18Тираж ВНИИПИ Государс по делам изоб 113035, Москва, Ж