Способ управления крупнотоннажным процессом полимеризации этилена в трубчатом реакторе

Союз Советских Социалистицвсних Республик690023 К АВТОРСКОМУ СВИДИИДЬСТВУ 6) Дополнительное к авт. свил.ву Занвлено 01.06.76 21) 2366731/23 05рисоеаиненнем заявки-веударвтвенниЯ ввнвтет СССР вв делен веверетеи и втврнтийнтет убликоваяо 05.10,79. Бкэллетень3ать опубликования описания 05,10,79 А. Н. Белоусов,шин, Л. Софиев 2) Авторы втаобретенн в, Б. В. Вольте Алекса и производственное обьединение и Государственный всесоюзныймени научно-исследовательский олоцкое ордена Трудовог 1 олимир" имени 50-летия ентральный ордена Трудоинститут ко Красного Знам Белорусской СС го Красного Зн плексной автома(7) Заявител заци(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КРУПНОТОННАЖНЫМ ПРОЦЕССОМ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ЭТИЛЕНА В ТРУБЧАТОМ РЕАКТОРЕ к автоматизации прожет быть использов Этот способ также не позволяет стабилизя.ровать положение точек максимальной темпера Изобретение относи ссов полимеризации и при управлении круп олимеризации этилена сокого давления.тоннажным процессомтрубчатом реакторе уры по длине реактора.К предлагаемому способу наиболее пособ управления крупнотоннажным олимериэации этилена в трубчатом ре существляемым путем компремирова ционной смеси в компрессорах, провед кции полимеризации в трубчатом реа изок процессоакторе,Извес меризациисом поли.ыборе ния максимали двухступрекции пучетом вдавлению актора ами корпия с емени,торе олнительным вводом реакпионнои смеси в вторую зону реактора, подачи в атора, контактирования реакцион входе в первую и вторую зоны р носителем, охлаждения реакцион вой и второй зонах реактора с п носителя, циркулирующего по ру реактора, заключающийся в стаб еактор ин ной смеси тепл еакторанои Смес в пер ю тепло ашкамилиэаци гапан влев реакторе воздеисвием на еле актора, регулировании температуры в реакто.воздействием на расход инициатора в него 3. Такой способ может быть использован только при осуществлении периодичесных снижений давления в реаляет достичь заданной точнпст ких кратковремен.торе и йе позво.стабилизации по. ен способ управления проце этилена, заключающийся в в ьной температуры по зонам ренчатой с различными преде и превышении заданного зна еличины его производной пов реакторе 1). Такой способ, однако, не позволяет стабилизи. ровать положение точек максимальной температу.15 ры по длине реактора, т.е. поддерживать оптималь. ный температурный режим.Известен также способ управления процессом полимеризации этилена, заключающийся в изменении расхода инициатора в каждую зону труб.20 чатого реактора в зависимости от значения максимальной температуры по длине соответствующейзоны реактора 2,С 08 Е 110/02С 08 Р 2/02б 05 О 27/006900 3ложения точки максимальной температуры, так как при его реализации не учитывается влияние изменения температуры реакционной смеси на входе в реакционные зоны и расхода реакцион- ч нои смеси на положение точки максимапьноитемпературы,Целью изобретения является повышение точности стабилизации температурного режима вреакторе,Цель достигается тем, что в известном сло Особе управления крупнотоннажным процессомполимериэации этилена в трубчатом реакторе,осуществляемым путем компремирования реак.ционной смеси в компрессорах, проведения реакции полимеризации в трубчатом реакторе сдополнительным вводом реакционной смеси вовторую зону реак ора, подачи в реактор инициатора, контактировании реакционной смеси навходе в первую и вторую зоны реактора с теп.лоносителем, охлаждения реакционной смеси в 2 Опервой и второй зонах реактора с помощью теп.поносителя, циркулирующего по рубашкам зонреактора, заключающемся в стабилизации давления в реакторе воздействием на клапан послереактора, регулировании температуры в реакто 25ре воздействием на расход инициатора в него,дополнительно определяют точки максимальнойтемпературы в каждой зоне реактора, измеряютотклонение положения указанных точек макси.мальной температуры от заданных значений в ЗОкаждой зоне реактора, воздействуют на температуру реакционной смеси на входе в соответствующую зону реактора в зависимости от величины" " укаэанного отклонения положения указанныхточек максимальной температуры, при достиже 35нии предельного технологического значения тем.пературной реакционной смеси на входе в зонуреактора воздействуют на величину байпасирования потока реакционной смеси на входе в со.ответствующую зону реактора в зависимости от 4 Овеличины указанного отклонения положения ука.занных точек максимальной температуры, придостижении предельного технологического значения величиной байпасирования потока реакцион.ной смеси изменяют соотношение расходов реакционной смеси в первую и вторую зоны реактора в зависимости от величины указанного откло.нения положения укаэанных точек максимальнойтемпературы, причем при достижении предельно.го .технологического значения величины указанноГо-соотношения расходов при смещении положения точки максимальной температуры во вто.рой зоне реактора к его концу воздействует натемпературу теплоносителя, поступающего в ру.башку охлаждения второй зоны реактора, в за.висимости от величины указанного отклоненияположения указанной точки максимальной температуры во второй зоне реактора от заданногозначения. 3 4Указанные выше воздействия а режим про.цесса полимернзации предпочтительно осущест.вляют с учетом изменения индекса расплава получаемого полимера.Кроме того, при изменении соогношения рас.ходов реакционной смеси в зоны реактора вели.чины байпасирования потоков реакционной смесистабилизируют на достигнутом к моменту ука.занного изменения значении, при изменении величин байпасирования потоков реакционной смесизначения температур реакционной смеси на входе в каждую зону реактора стабилизируют надостигнутом к моменту указанного изменениязначения, а при изменении температуры тепло.носителя, поступающего в рубашку охлаждениявторой зоны реактора, значение соотношениярасходов реакционной смеси в эоны реакторастабилизируют на достигнутом к моменту ука.занного изменения значения.Предлагаемый способ может быть реализо.ван при регулировании процесса оператором спомощью органов дистанциойного регулирования при наличии локальных контуров управления с помощью автоматизированной системы управления, включающей управляющую вычислительную машину, или с помощью схемы управ.ления, блок-схема одного варианта которой пред.ставлена на чертеже,Технологическая установка состоит из смесителя 1, первого компрессора 2, второго компрес.сора 3, первого нагревателя 4 и второго нагревателя 5 реакционной смеси, первой зоны б реак.тора, второй зоны 7 реактора, нагревателя 8 теплоносителя, клапана 9 на линии подачи инициатора, клапана 10 на линии ввода этилена в зонуб реактора, клапана 11 на линии ввода этиленав зону 7 реактора, клапана 12 на линии подачисмеси по байпасу компрессор 2, клапана 13 налинии подачи смеси по байпасу компрессор 3,клапан 14 на выходе из зоны 7 реактора,Толстой линией на чертеже обозначен потокреакционной смеси, пунктиром - поток инициатора, сплошными тонкими линиями - связиблоков системы управления.Система регулирования состоит из датчика15 давления, датчиков 16 - 19 температуры в эо.не б реактора, датчиков 20 - 23 температуры взоне 7 реактора, регулятора 24 давления, регу.лятора 25 температуры, регулятора 26 положе.ния точки максимальной температуры по длинезоны 6 реактора, регулятора 27 положения точки максимальной температуры по длине зоны 7реактора регулятора 28 соотношения расходовреакционной смеси в зоны б н 7 реактора, дат.чика 29 индекса расплава полимера, регулятора30 индекса расплава полимера.Способ управления крупнотоннажным процессом полимеризации этилена в трубчатом реакторе осуществляется следующим образом.С помощью датчика 15, регулятора 4 и клапана 14, расположенного после зоны 7 реактора,стабилизируют давление в зонах 6 и 7 реактора.приоткрывая клапан 14 при повышении давленияв этих зонах и прикрывая его при понижении 5давления,С помощью датчиков 16 - 23 температурыв зонах 6 и 7 реактора, регулятора 25 и клапана 9 стабилизируют величины максимальныхтемператур в зонах 6 и 7 реактора, изменяя рас- оход инициатора реакции полимеризации в реак.тор при изменении величин максимальных тем.ператур. Изменение расхода инициатора приводитк изменению интенсивности экзотермической ре 15акции полимеризации этилена, что изменяет тем.пературу в очаге реакции, т:е, в точке максимальной температуры,С помощью регулятора 28 и клапанов 1 О и 11стабилизируют соотношение расходов реакцион.Оной смеси, поступающей в зоны 6 и 7 реактора.При этом в зависимости от величины задания,поступающего на регулятор 28, изменяется расход через клапаны 10 и 11,С помощью датчиков 16-19 и регулятора2526 определяют положение точки максимальнойтемпературы ио длине зоны 6 реактора. Для этого определяюттермопару, показываюгцую макси.мальную температуру, и в регулятор 26 вводятв качестве текущего значения расстояния указан 30ной термопары от начала эоны 6 реактора. Затемс помощью датчиков 20 - 23 и регулятора 27 определяют положение точки максимальной темпера.туры по длине зоны 7 реактора. С этой цельюаналогично указанным вьипе операциям опреде 35ляют термопару, которая показывает максималь.ную температуру, и в регулятор 27 вводят в качестве текущего значения расстояние указашюйтермопары от начала зоны 7 реактора.При величине отклонения положения точкимаксимальной температуры в зонах 6 и 7 реактора от заданного значения, меньшего установ.- ленной минимальной величины, стабилизируютуказанные положения точек воздействием на температуру соответствующего нагревателя 4 или 5,изменяя температуру реакционной смеси на входе в соответствующую зону 6 или 7 реактора,При смешении, например, положения точки мак.симальной температуры в одной из зон реакторак концу зоны по ходу реакционной смеси увели.50чивают в зависимости от величины указанногосмещения положения точки температуру в соот..температуры нагревателя вызывает увеличениетемпературы реакционной смеси, поступающей55в соответствующую зону 6 или 7 реактора. По.вышение температуры реакционной смеси, пода ваемой в реактор, приводит к более интенсив.ному протеканию реакции и, как следствие, к смещению положения точки максимальной тем.пературы к началу реактора.Вьииеуказанные приемы осуществляют иринахождении значения температуры реакционнойсмеси на входе в соответствующую б или 7 зо.ну реактора в заданных допустимых технологи.ческих пределах. При выходе величины температуры реакционной смеси на входе в любую эоиуреактора на допустимый технологический пределуказанные значения температур стабилизируютна достигнутом к моменту указанного измене.ния значении.При этом положение точек максимачьнойтемпературы регулируют изменением величинбайпасирования компрессоров 2 и 3, воздействиясоответственно на клапаны 2 и 13. Увеличение,например, величины байпасирования в любом изкомпрессоров 2 или 3 приводит к уменьшениюподачи реакционной смеси в соответствующуюзону реактора и соответственно к смешению положения точки максимальной температуры к иа.чалу соответствующей зоны реактора.Указанные приемы изменения величин бай.пасирования компрессоров 2 и 3 осуществляютв допустимых технологических пределах, которые определяются конструктивным выполнениемэтих компрессоров, а также их рабочей характеристикой.При достижении величиной байпасирования полюбому из компрессоров 2 или 3 любого допус.тимого технологического предела, как в мень.шую, так и в болыпую сторону ес изменения,величину байпасироваиия в соответствующсм ком.прессоре фиксируют на достигнутом к моментууказанного изменения значении,В том случае, если положение точки макси.мальной температуры в той зоне реактора, в ко.торую подается реакционная смесь с указанногокомпрессора, где зафиксирована величина байиасирования, не соответствует ее заданному значению, воздействуют на соотношение расходовреакционной смеси в зоны б и 7 реактора,Изменение указанного соотношения расходовосуществляют, изменяя задание регулятору 28с помощью регуляторов 26 и/или 27. При изме.нении величины соотношения увеличивается расход реакционной смеси в одну зону реактораи уменьшается в другую, и наоборот.Увеличение расхода реакционной смеси в одну зону реактора вызывает смещение в ней точки максимачьной температуры к концу этойзоны по ходу реакционной смеси. Так как общийрасход реакционной смеси на реактор при выпол.нении укаэанного приема остается постоянным,то расход реакционной смеси в другой зонеуменьшается и соответственно точка максимальной температуры в ней смегцается к началу этойэоны, Смещение точки максима:иной температу.0,002 - 2000 Формула изобретения 69002 ры к началу реактора в указанной зоне компенсируют указанными выше приемами изменения величины байпасирования соответствующего ком. прессора или изменением температуры реакционной смеси на входе в указанную зону реактора.При выходе величины указанного соотноше. ния расходов в зоны реактора на допустимый технологический предел при смещении точки максимальной температуры в зове 7 реактора к концу его указанное значение соотношения 1 о стабилизируют на достигнутом к моменту ука. занного изменения значении.Положение точки максимальной температуры в зоне 7 реактора при этом регулируют измене. нием температуры теплоносителя в этой зоне, например повышая ее воздействием на нагреватель 8.При всех изменениях температуры реакционной смеси на входе в эоны реактора, величины байпасирования, величины соотношения расходов20 реакционной смеси в зоны реактора и темпера. туры теплоносителя, поступающего в зову 7 ре. актора, учитывают изменение индексарасплава получаемого полимера, который измеряют С по 25 мощью датчика 29. В зависимости от изменения сигнала с датчика 29 воздействуют с помощью изменения заданий регуляторам 24 давления и 25 температуры, Воздействия на указанные йараметры процессаполимеризации осуществляют так,30 чтобы индекс расплава полимера не выходил за пределы, допустимые для полимера данной технологической марки. При этом, например, при увеличении индекса расплава полимера увеличивают задание регулятору 24 и/или уменьшают задание регулятору 25, повышая соответственно35 давление в зонах б и 7 реактора.Повышение давления и(вли уменьшение температуры в реакторе восстанавливает заданное значенйе индекса расплава получаемого полиме 40 ра, уменьшая в данном случае его величину,Предлагаемый способ управления может быть использован на реакторе, имеющем три или бо. лее реакщй 5 нные зоны с соответствующими до полнительными вводами реакционной смеси, Сущ 45 ность способа при этом остается той же за исключением приема воздействия на темпер 3 т 1 ру теп. лоносителя в последней зове реактора, который осуществляют следующим образом, При выходе величины соотношения расходов реакционной смеси в последнюю и предпоследнюю зоны реак тора на допустимый технологйческий предел при смещений точки максимальной температуры в последней зоне реактора указанную величиу со. отношения стабилизируют на достигнутом к мо. . менту указанного изменения значении. Положе. .иие точки максимальной температуры в послед. ней зоне реактора при этом регулируют измене. иием температуры теплоносителя в последней зо. 3 8не реактора воздействием ва соответствующий нагрев атель.Предлагаемый способ может быть осуществлен при следующих технологических парамет. рах процесса полимериэации:Давление в реакторе, ати 1200 - 4000Температура в реакторе, С 185 - 310Расход реакционной смесив реакторе, кг/ч 4000-15000Расход инициатора в реакторе, л/чТемпература теплоносителя врубашках реактора, С 190-230Индекс получаемогополимера 0,2-7,0Температура реакционнойсмеси на входе в эоныреактора, С 140 в 1Стабилизация положения точек максималь. ной температуры в каждой зоне реактора спо. собствует стабилизации положения очагов реакции полимеризации в каждой зоне реактора, при этом достигаетея постоянство давления полимеризации в очагах реакции, времени пребывания готового полимера в реакторе независимо от действия неконтролируемых возмущений на процесс полимеризации,что способствует стабили. эации качества получаемого полимера,его среднего молекулярного веса, молеКулярно.маасовюго распределения. 1. Способ управления крупнотоннажным про. цессом полимериэации этилена в трубчатом реак. торе, осуществляемом путем компремирования реакционной смеси в компрессорах, проведения реакции полимеризации в трубчатом реакторе с дополнительнЫм вводом реакционной смеси во вторую зону реактора, подачи в реактор иници.атора, контактирования реакционной смеси ва входе в первую и вторую эоны реактора с теп. поносителем, охлаждения реакционной смеси в первой и второй зовах реактора с помощью теп. лоносвтеля, циркулирующего по рубашкам зон реактора, заключающийся в стабилизации давления в реакторе воздействием на клапан после реактора, регулировании температуры в реакторе воздействием на расход инициатора в него, о тличающийся тем,что,сцельюповышения точности стабилизации температурного режи. ма в реакторе, определяют точки максимальной температуры в каждой зоне реактора, измеряют отклонение положения указанных точек максимальной температуры от заданных значений в каж. дой зоне реактора, воздействуют на температуру реакционной смеси на входе в соответствующуюзону реактора в зависимости от величины ука. эанного отклонения положения указанных точек максимальной температуры, при достижении пре дельного технологического значения температу. рой реакционной смеси на входе в зону реакто. ра воздействуют на величину байпасирования по. тока реакционной смеси на входе в соответствующую зону реактора в зависимости от величины указанного отклонения положения указанных то. чек максимальной температуры, при достижении предельного технологического значения величиной байпасирования потока реакционной смеси изменяют соотношение расходов реакционной смеси в первую и вторую зоны реактора в зависимости от величины укаэанного отклонения положения указанных точек максимальной темпе. ратуры, причем при достижении предельного технологического значения величины укаэанного соотношения расходов при смещении положения точки максимальной температуры во второй зоне реактора к его концу воздействуют на температуру теплоносителя, поступающего в рубашку охлаждения второй зоны реактора, в зависимости от величины указанного отклонения положения укаэанной точки максимальной температуры во второй зоне реактора от заданного значения.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что указанные выше воздействия на режим процесса полимеризации осуществляют с учетом изменения индекса расплава получаемого поли.мера,3: Способно пп. 1 и 2,о т л и ч а ю щ и й с ятем, что при изменении соотношения расходовреакционной смеси в зоны реактора величиныбайпасирования потоков реакционной смеси ста.билизируют на достигнутом к моменту указан.ного изменения значении.4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что при изменении величин байпасированин потоков реакционной смеси значения тем.ператур реакционной смеси на входе в каждуюзону реактора стабилизируют на достигнутом кмоменту указанного изменения значении.5, Способ по пп,1 - 4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что при изменении температуры теплоносителя, поступающего в рубашку охлаждениявторой зоны реактора, значение соотношения расходов реакционной смеси в эоны реактора стабилизируют на достигнутом к моменту указанного изменения значении,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Н 165602,М. кл. С 08 О 21/00, 1964.2. Авторское свидетельство СССР Мф 359250,М. кл. С 08 Г 2/00, 1969.3. Авторское свидетельство СССР Р 472944,М,кл, С 08 Р 110/02, 1974.690023 Корректо Закаэ 59 О 5/2 е ЦНИИПИ Госудпо делам изо3035, Москва иал ППП "Пат актор 3. Бородки Составитель В. ФнлимоТехред Н.Ковалева аж 585 Подписственного комитета СССРетений и открытий