Способ управления непрерывным процессом полимеризации изопрена

Способ управления непрерывным процессом полимеризации изопрена

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНЫМ ПРОЦЕССОМ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ИЗОПРЕНА в каскаде реакторов путем стабилизации температуры в первом реакторе изменением расхода катализатора , отличающийся тем, что, с целью снижения расхода катализатора , измеряют температуру во втортел реакторе, определяют перепад температуры между вторым и первым реакторами и максимизируют его изменением соотношения компонентов катализатора. 2. Способ по п. 1, отли ча ющ и и с я тем, что изменение соотношения компонентов катализатора осуществляi ют порционным введением одного из компонентов в готовый катализатор. (/) 4: 00 00 о Время

„„SU „„1014836

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг. f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3301153/23 05 (22) 15.06.81 (46) 30.04.83. Бкд. N.o 16 (72) И. М. Абрамэон, Ю. И. Борейко, С. A. Будер, В. Э. Гурари, N. Б. Копылов, В. А. Кормер, В, В. Кротов, B. А, Лавров, Х. В. Мустафин, E. Л. Осовский, B. С, Савельев, В. В. Солодкий

P. Т. Шияпов и П. П. Шпаков

;(53) 66.012-52 (088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

M 275405, кл. С 08 F 136/04, 1967, 2, Авторское свидетельство СССР

М 388666, кл. С 08 F 2/QO, 1970 (прототип).

g(5i) С 08 F 136/08; 5 05 D 27/00 (54)(57) 1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНЫМ ПРОе(ЕССОМ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ИЗОПРЕНА в каскаде реакторов путем стабилизации температуры в первом .реакторе изменением расхода катализатора, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью снижения расхода катализатора, измеряют температуру во втором реакторе, опредепяют перепад температуры между вторым и первым реакторами и максимизируют его изменением соотношения компонентов катализатора.

2,Способпоп. 1, отличаюш и и с я тем, что изменение соотношения компонентов катализатора осушествляют порционным введением одного из ком- о понентов в готовый катализатор.

1014836

Изобретение относится к автоматизации производства синтетического каучука и может найти применение в процессе полимериэации изопрена в каскаде реакторов, Известен способ управления непрерыв- 5 ным процессом попимериэации диеновых мономеров, в том числе иэопрена, в каскаде реакторов путем измерения и стабилизации производной температуры полыме° риэата в первом реакторе на заданном t0 значении изменением расхода алюминийор ганического компонента катализатора в зависимости от значения этой производной f1), Недостатком данного способа является 15 то, что при соотношении компонентов катализатора больше оптимального конвер. сия мономера в первом реакторе несколь ко больше, чем при оптимальном соотношении, зато во втором реакто- 20 ре намного меньше, поэтому кон- . центрация полимера во втором реакторе меньше, чем при оптимальном соотношении компонентов катализатора. Поэтому дпя поддержания концентрации полимера . 25 во втором реакторе такоД же, как и при оптимальном соотношении компонентов катализатора, необходимо повышать температуру в нервом реакторе, следовательно, повышать расход катализатора. Кроме то- 30

ro со временем изменяются концентрация и состав примесей в реакторе, которые реагируют с компонентами катализатора, что в свою очередь приводит к изменению соотношения компонентов ка35 тализатора и новым кинетическим зависимостям, что делает невозможным выбор заданного значения производной температуры в первом реакторе, соответствующей оптимальному соотношению компонен- 40 тов катализатора.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления непрерывным процессом полимеризации изопрена в кас45 каде реакторов путем стабилизации температуры в первом реакторе изменением . расхода катализатора t 2 j.

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 увеличению расхода катализатора пци стабилизации температуры полимериэата.

Ileab изобретения - снижение расхода: ка талиэ атopa.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления непрерыв. ным процессом попимеризации иэопрена в каскаде реакторов путем стабилизации температуры в первом реакторе изменением расхода катализ тора, измеряют температуру во втором реакторе, определяют перепад температуры между вторым и первым реакторами и максимиэируют его изменением 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 реак торе (кривая 1 - при оптимальном соотношении компонентов катализатора, кривая 2 - при соотношении компонентов катализатора меньше оптимального кривая

Э - при соотношении компонентов больше оптимапьного); на фиг, 2 - блок-схема системы управления, реализующей предлагаемый способ; на фиг, Э-экстремальная завиI симость перепада температуры между вторым и первым реакторами и соотношением компонентов 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 оптимапьном 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 1Î1 затора, подаваемого в первый реактор . для поддержания в нем заданной температуры, т.е. перепад температуры будет меньше, чем при соотношении компонентов катализатора меньше оптимального, на ту же самую,.абсолютную. величину отклонения от оптимального соотношения и еше меньше перепад температур по срав нению с перепадом температур при оптимальном соотношении.

Отсюда следует, что перепад температур полимеризата между вторым и первым реакторами является параметром, характеризующим соотношение компонентов катализатора, при этом оптимальное соотношение компонентов - всегда характеризуется максимальным перепадом температуры между вторым и первым реакторами, Елок-схема (фиг; 1) включает полимериэапионные реакторы 1 и 2,. трубопровод

3 подачи шихты (раствор иэопрена в изопентане), трубопровод 4 подачи катализа тора-в первый реактор, емкость 5 с готовым катализатором, трубопровод 6, по которому перекачивается приготовленная партия катализатора в емкость 5, трубопроводы 7 и 8, по которым подаются соответственно алюминиевый и титановый компоненты катализатора в емкость 5 с готовым катализатором, трубопровод 9, по которому полимеризат из реактора 1 .поступает в реактор 2, датчики 10 и 11 температуры полимеризата на выходе соответственно иэ nepaoro и второго реакторов, регулятор 1 2 расхода катализатора в реактор 1, регулирующий клапан 13 расхода катализатора на трубопроводе 4, сумматор 1 4, регулятор 1 S расхода алюминиевого и титанового компонентов, подаваемых в емкость 5 для коррекции соотношения компонентов катализатора, а также регулирующие клапаны 16 и 17 на трубопроводах подачи соответственно алюминиевого 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 следуккцим 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. Иалее 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 открывается и через него по трубопроводу 7 в емкость соотношение компонентов. Затем через заданный промежуток времени, в сумматоре 14 вычисляется перепад температур полимеризата во втором и первом реакторах.

С выхода сумматора 14 вычисленное значение перепада температур поступает на регулятор 15, где сравнивается со значением перепада температуры до изменения соотношения компонентов катализатора в емкости 5. Если перепад температур увеличился, с выхода регулятора

15 на клапан 16 поступает управляккцее воздействие и через клапан 16 в емкость

5 с катализатором определенное время поступает алюминиевый компонент катализатора, еще увеличивая соотношение компонентов, после чего через заданный промежуток времени в сумматоре 14 вычисляется - перепад температур полимериэата во втором и первом реакторах, С выхода сумматора 14 вычисленное значе43 . ние перепада температур поступает на регулятор 15, где сравнивается со значеI нием перепада температуры после предыдущего изменения соотношения компонентов катализатора в емкости 5. Если перепад температуры стал меньше, то с вы50 хода регулятора 15 на клапан 17 поступает управляющее воздействие и через этот 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 14

5 1014 вычисленное значение перепада температур поступает на регулятор 1 5 где сравнивается со значением перепада температуры после предыдущего изменения соотношения компонентов катализатора.

Если перепад температур возрос, с регулятора 15 на клапаны 16 и 17 управ ляюшее воздействие не поступает и соотношение компонентов катализатора в емкости 5 не изменяется. Таким образом, путем добавок алюминиевого и титанового компонентов в емкости 5 поддерживается оптимальное соотношение компонентов катализатора (фиг. 3), обеспечивающее максимальный перепад температур поли- 15 меризата между вторым и первым реакторами.

Пример 1 (средний режим), 0существляют непрерывный процесс полимериэации изопрена в каскаде из двух реакто-., щ ров 1 и 2. B реактор.1 по трубопроводу

3 подают 30 т/ч шихты с концентрацией иэопрена 15,0 мас.% температура шихты

3 С. В реактор 1 по трубопроводу 4 по- дают катализатор с оптимальным соотно- 2З шением AO/Т1, поддерживая температуру полимеризата в нем 42 С с помощью датчика 10, регулятора 12 и регулирующего клапана 13. Расход катализатора составляет 10,7 кг/ч. Температуру полимериза-30 та во втором реакторе 2 измеряют с помощью датчика 11. Она составляет 52 С, т,е. перепад температуры между реакторами 1 и 2 составляет 10 С, который

BbI IHcJJÿårñÿ на сумматоре 14. Содержание полимера в полимериэате 10 мас. .

В ходе процесса полимеризации в шихте, попадаемой по трубопроводу 3 в реактор 1,изменяются примеси, вследствие чего для поддержания заданной температуры в реакторе 1 (42, С), контролируео 40 мой 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 этом в реакторе 2 устанавливается температу45 ра 48,6оС, которая контролируется с по4

836 6 мощью да тчика 1 1. На сумма rope 1 4 вычисляется перепад температур между реакторами 1 и 2, который равняется7,5 С. Поэтому с помощью регулятора 15 уменьшают соотношение компонентов катализатора A0/Тт на 0,05% добавляя в готовый катализатор в емкости 5 титановый компонент катализатора через регулирую, щий клапан 17 на трубопроводе 8..Для поддержания,заданной температуры в реактор 1 (42 С) 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 между„реакторами 1 и 2 равняется 10 С, при этом ðàñо ход катализатора в реактор 1 составляет

10,3 xr/ч. Средний расход катализатора

; в таком режиме составляет 2,266 кг/т каучука.

Пример 2 (контрольный). Аналогично примеру 1 осушествляют непрерывный процесс полимеризации изопрена в каскаде из двух реакторов в том же режиме, но регулирование процесса полимеризации осуществляют только стабилизацией температуры .в реакторе 1 изменением в него расхода катализатора.

Средний расход катализатора составляет

2,385 кг/т каучука.

Из примеров 1 и 2 видно, что при использовании предлагаемого способа происходит снижение расхода катализатора на

0,12 кг/т каучука.

Таким образом, благодаря использованик предлагаемого способа снижается расход катализатора, кроме roго, повышается производительность одного каскада реакторов примерно на 5%, о езв

1014836

3Т

At/ò

Составитель В. Шувалов

Редактор М. Рачкулинед Техред M.Коштура Корректор О.Бипак

Заказ 3126/18 Тираж 494 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д, 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4