Способ управления остановкой периодического процесса полимеризации винилхлорида
Патент 988829
Авторы
Способ управления остановкой периодического процесса полимеризации винилхлорида
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о)988829
Союз Советскмк
Соцмалистмческмд
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 24. 04. 81 (23) 3286863/23-05 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет
Опубликовано 15.01ЯЗ. Бюллетень Мо 2
f$))+ gN 3
С 08 F 114/06
G 05 D 27/00
f$3) УДК 66.012-52 (088е 8), Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий
Дата опубликования опмсания 15.01. 83
Э.М. Гитерман, К. Ф. Остапенко, и А. С. Ольховой (72) Авторы изобретения
) (7f) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОСТАНОВКОЙ ПЕРИОДИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ВИНИЛХЛОРИДА
Изобретение относится к автоматизации периодических процессов полимеризации, а точнее к управлению ос тановкой (прекращением) процесса сус. пензионной и блочной полимериэации винилхлорида на стадии его эавершеI ,ния, и может быть использовано в химической промышленности.
Известен способ управления остановкой периодического процесса полимеризации на завершающей стадии в зависимости от давления в реакторе.
Снижение давления в реакторе является сигналом к прекращению процесса, который прерывают или введением ингибитора в реактор (в случае суспензионной полимериэации), или дега. зацией винилхлорида иэ реактора (в случае блочной полимериэации). При этом способе удается получить наибольшее количество смолы (1).
Недостатком данного способа является невысокое качество поливинилхлорида, как правило он получается не выше первого сорта.
НаибОлее близким к изобретению . по технической сущности является способ управления остановки периодического процесса полимериэации винилхлорида в реакторе с рубашкой и
У циркуляционным контуром хлацагента путем введения ингибитора или дегазацией винилхлорида в зависимости от тепловыделения процесса. При та" ком способе управления получается меньшее количество смолы поливинйлхлорида, но, как правило, более высокого качества, чем в случае прекращения процесса по падению давления (2).
Однако смола, полученная при реализации данного способа, различается по качеству и производится при одинаковой загрузке исходных веществ в различных количествах. Это объяс-. няется тем, что время полимеризации (время окончания процесса) установлено постоянным и соответствующим какому-то определенному тепловыделению, беэ полного учета тепловым явлений, происходящих в реакторе к моменту прекращения процесса, а имен-,. но они в значительной мере предопределяют качество и количество смолы.
На завершающей стадии полимериэации давление паров хлористого винила по1 нижается, в то время как тепловыде-ление увеличивается . Такая кажущаяся аномалия объясняется тем, что по достижении степени конверсии 654 жид1
3 988829 4 раский мономер (винилхлорид) впитывает" ся частицами полимера и в этих набухших частицах (блоках) реакция про. текает с повышенной скоростью (так называемый гель-эффект). Вследствие этого в короткий промежуток времени 5 образуется такое большое количество полимера и выделяется такое большое количество тепла, что по условиям теплопередачи оно не может быть с необходимой скоростью отведено че- 10 рез имеющиеся поверхности теплоотвода. Если вовремя не прекратить реакцию, то в блоках произойдут локальные перегревы, что приведет к ухудшению качества смолы. Прекращение f5 реакции полимериэации в заранее намеченный момент времени может привести или к получению высококачественной смолы, но с меньшей степенью конверсии винилхлорида (до достиже-. -О ния максимальной скорости тепловыделения),или к получению большего количества смолы (максимальная конверсия), но более низкого качества (случай прекращения реакции после достижения максимальной скорости тепловыделения), или же к получению высококачественной смолы, но в несколько меньшем чем во втором, но большем, чем в первом случае, количестве.
В последнем варианте возможен случай, когда достигается наибольшее значение конверсии, и при этом вся смола получается высшего качества. Итак, недостатком известного способа является незначительный выход поливи- 35 нилхлорида высшего качества.
Цель изобретения — увеличение выхода поливинилхлорида высшего качества.
Поставленная цель достигается тем,40 что согласно способу управления остановкой периодического процесса полимериэации винилхлорида в реакторе с рубашкой и циркуляционным контуром хладагента путем введения инги- 45 битора или дегазацией винилхлорида в зависимости от.тепловыделения процесса, непрерывно определяют конверсию винилхлорида, анализируют с момента достижения ее от 60%-ного приращения величины произведения расхода хладагента на разность температур хладагента, выводимого и поступающего в циркуляционный контур, и при достижении Приращения максимального значения вводят ингибитор или производят дегазацию реактора.
Способ осуществляется следующим образом.
После вывода реактора на режим по данным периодических измерений температур хладагента, выводимого и поступающего в циркуляционный контур, расхода хладагента определяется конверсия (() винилхлорида и скорость тепловыделения (Чд ). 65
Скорость тепловыделения Ч считывается по формуле
4blx эк
Va = K Gõ(Tê где К вЂ” масштабный коэффициент;
Gq — расход хладагента; выл ех
Т„,T — температуры хладагента на х выходе и входе циркуляционного контура.
На фиг. 1 представлены кривые зависимости скорости тепловыделения (Vg) от времени для различных эагрузок инициатора и одинаковой загочзке в реактор остальных компонентов; на фиг. 2 и 3 - графики зависимости конверсии (a) скорости тепловыделения (Ч ) и приращения скорости тепловыделенияя (а Ч „) во времени (получены на технологическом объекте);Ha фиг.4 принципиальная схема системы автоматического управления, реализующая предлагаемый способ.
На фиг. 1 кривая 1 соответствует большей активности инициатора, чем кривые 2 и 3, кривая 2 — меньшей, чем 1 и большей чем 3 .
С момента достижения 60Ъ-ной конверсии производится анализ изменения приращения скорости тепловыделения, который заключается в том; что последовательно сравнивают между собой величину приращения скорости тепловыделения, рассчитанную в данный момент времени с предыдущим, и когда расчитанное в момент времени N значение приращения скорости тепловыделения становится меньшим значения приращения скорости тепловыделения, рассчитанного в предыдущий момент времени И-Vò, т. е. a Y@> (d Ч@, прекращают процесс полимериэации, для чего либо вводят ингибитор, либо начинают дегазацию винилхлорида.
Для кривой 1 этот момент .соответствует времени N, для кривой 2 — N„, а для кривой 3 — и .
При этом мерой конверсии винилхлорида является величина, зависящая от отношения значения общего количества выделившегося тепла реакции с начала полимеризации к количеству загруженного винилхлорида и к константе, которая характеризует тепловой эффект реакции. Общее количество выделившегося тепла реакции с начала полимеризации определяется, как сумма произведений значения скорости тепловыделения на величину интервала времени, который соответствует такту расчета.
В существующих способах заверше— ния полимеризации по падению давления ввод ингибитора производится для процессов, соответствующих кривой 1 в интервале времени 6,0-6,4 ч, кривой 2 — в интервале времени 7,6-8,0 ч, кривой 3 — в интервале времени 8,69,0 ч, т.е. в эти отрезки времени, 988829
Результаты экспериментов и расчетов, выполнейных для двух процессов в течение их проведения, сведены в таблицу. в течение которых фиксируется сигнал датчика о начале падения давления.
Проводят полимериэацию винилхлорида в суспензии в реакторе объемом 40.м . я
Время, ч Конверсий, Ъ
Скорость тепловыделения Ч ° 10
Ь ккал/ч
Примечание
ПриращениЕ скорости тепловыделения Ч6 10
5 ккал/ч
Эксперимент 1 .0,994
48,88 — 0.186
0.161
4,0
50, 82
4,2
0,978
0,972
0,982
0.063
4,4
4,6
4,8
1,014
5,0
5;2
5,4
0.606
5,6
2.491
5.903
5,8
6,0
Эксперимент 2
0.100
5 0
49,52
0,611
0,601
0,592
О. 100
51,27
5,2
52,99
5,4
54,68
56,35
58,03
59,75
5,6
0,585
5 8
О, 586
0,601
6,0
0,627
0,671
6,2
61,55
6,4
0,733
6,6
6,8
7,0
2.920
7,2
2.900
1.550
7,4
7,6
Загружаемое количество реагентов, го эксперимента количество загруженкроме инициатора, в обоих эксперимен- ного инициатора 230 г,- а при прове,тах одинаково. При проведении перво- денни второго 180 г. Ввод ингибитора
53,71
56,61
59,61
62.,77
66 10
69,52
72,75
75,21
75,84
63,4
65,56
67,80
70,12
73,31
73,82
1,065
1, 121
1с149
1,088
0,839
0,249
0,773
0,758
О, 450
О, 160
О, 905
+ 0.106
+ 0.318
+ 0.509
+ 0.559
+ 0.281
О ° 090
О. 070
+ 0.001
+ 0.100
+ 0.270
+ 0.440
+ 0.630
+ 0.400
О. 150
988829 производят в момент, когда установлено, что максимальное значение дЧ@ пройдено и начинается уменьшение дЧ, В таблице это обозначено симво" лом + .
Ввод ингибитора приводиг к резкому падению скорости тепловыделения и полимеризация заканчивается.
Это показано на фиг. 2 и 3. Для первого эксперимента моменты ввода ингибитора по фиг. 2 соответствовали времени 5,4 ч, а для второго по фиг. 3 — 6,8 ч.
Смола поливинилхлорида получается высшего сорта, а конверсия винилхлорида достигает 73-768. Если процесс 15 проводится до падения давления в реакторе, то значение конверсии составляет 77-81%, но качество продукции не выше первого сорта.
Представленная на фиг. 4 система 20 управления включает в следующие аппараты и автоматические устройства.
Реактор 1 снабжен рубашкой 2 и контуром циркуляционной охлаждающей воды 3 . На .выходе воды из рубашки 2 25 установлен датчик температуры 4. В контур 3 подается хладагент, на трубопроводе которого установлены датчики температуры 5 и расхода 6.
Датчики 4-6 соединены с вычислительным блоком 9, выход которого соединен с логическими блоками 10 и 11.
Сигнал блока 10 вводится в блок 11, выход которого соединен с исполни.тельными механизмами 8 на подаче ингибитора и сброса абгаэов винилхлорида при дегазации 7.
Способ автоматического управления ,,остановкой периодического процесса п олиме риз ации в и нилхло рида осущес твляется следующим образом.
С момента, определяющего начало полимеризации (после вывода реактора на режим), в вычислительный блок
9 вводят исходную информацию о количестве загруженного винилхлорида в 45 реактор 1, значение температуры воды на выходе из рубашки с датчика 4, значение температуры хладагента с датчика 5 и значение расхода хладагента с датчика 6. В вычислительном 50 блоке 9 на основании поступающих в него сигналов 12,13 и 17 от датчиков 4-6 определяют значения скорости тепловыделения (V ) и конверсии винилхлорида (y). 55
Выходной сигнал 14 (соответствующий рассчитанному значению конверсии) с вычислительного блока 9 поступает на вход логического блока 10, где его сравнивают с константой, соответ- 60 ствующей 60%-ной конверсии. При достижении сигналом 14 значения этой константы логический блок 10 формирует командный сигнал 15 на проведение анализа логическим блоком 11. На вход логического блока 11 непрерывно с вычислительного блока 9 поступает
)выходной сигнал 16, который соответствует рассчитанному значению скорости тепловыделения. После поступления командного сигнала 15 от блока
10 в логическом блоке 11 сравнивают приращение сигнала 16 за каждые
10 мин. A когда приращение сигнала
16 на текущем интервале времени станет меньше приращения сигнала на предыдущем интервале, тогда в блоке 11 формируют команду на открытие исполнительного механизма 8 на подаче ингибитора (один вариант) или на открытие исполнительного механизма 7 для дегазации винилхлорида (другой вариант остановки процесса), Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с существующими способами стабильное получение смолы высшего качества при условии достижения наибольшей конверсии винилхлорида и сокращение времени полимеризации в среднем на 20-40 мин.
Формула изобретения
Способ управления остановкой периодического процесса полимеризации винилхлорида в реакторе с рубашкой и циркуляционным контуром хладагента путем введения ингибитора или дегазацией винилхлорида в зависимости от тепловыделения процесса, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения выхода поливинилхлорида высшего качества, непрерывно определяют конверсию винилхлорида, анализируют с момента достижения ее 60%-ного приращения величины произведения рас-. хода хладагента на разность температур хладагента, вводимого и поступающеro в циркуляционный контур, и при достижении приращения максимального значения вводят ингибитор или производят дегазацию реактора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Хрулев М.В. Поливинилхлорид.
М., Химия, .1964, с. 143.
2. Технологический регламент производства поливинилхлорида методом полимеризации винилхлорида в массе и суспензии (отделение полимеризации), П.О. Капролактам, Дэержинск, 1972, с. 20-27 (прототип).
988829
Составитель В. Шувалов
Редактор И. Митровка Техред JI.Ïåêàðü корректор С. Шекмар
Заказ 10986/32 Тираж 492 Подписное
ВНИИПИ 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