Способ определения активности катализатора полимеризации газообразного мономера и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к определению активности катализатора .полимеризации , может быть использовано в нефтехимической промышленности и позволяет сократить время определения активности катализатора на 25%. Способ определения активности катализатора заключается в регистрации давления в реакторе, поддержании постоянного расхода мономера изотермическим регулированием давления в реакторе и вычислении активности катализатора по значениям давления в реакто ре, давления предварительной настройки регулятора, давления насышенных паров растворителя при заданной тем-.-- пературе реактора и максимальной активности катализатора. Устройство, реализующее способ, дополнительно снабжено регистратором давления и дополнительным регулятором давления. 2 с. п. ф-.пы, 4 ил. S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1И

В"Е."0

ПАТБТЯ3

БИЬАу1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OIHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4126414/23-05 (22) 26.09.86 (46) 23.03.89. Бюл,N 11 (71) Белорусский государственный институт народного хозяйства им. В.В,Куйбышева (72) Y.È.Кушель, И.А.Мочальник и В.IC.Êóøåëü (53) 66.012.52(088.8) (56) Keii Т. Kinetics of ZreglerNatta Polymerization. Kodansha. Tokyo, 1972, р.3-5, des 1.2-1.3.

Авторское свидетельство СССР

11 !279987, кл. С 08 F 110/06, 1985. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ

КАТАЛИЗАТОРА ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ГАЗООБРАЗНОГО _#_OHOMEPA И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕ СТ ВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к определению активности катализатора,полиИзобретение относится к области определения активности катализатора полимеризации и может быть использовано в нефтехимической промышленности °

Целью изобретения является снижение трудоемкости определения активности катализатора.

На фиг,l дана кинетическая кривая изменения активности катализатора; на фиг.2 — блок-схема устройства определения активности катализатора; на фиг.3 и 4 — блок-схемы модификаций устройств определения активности катализатора, g 4 С 08 F 110/06, G 05 D 27/00 меризации, может быть использовано в нефтехимической промышленности и позволяет сократить время определения активности катализатора на 253. Способ определения активности катализатора заключается в регистрации давления в реакторе, поддержании постоянного расхода мономера изотермическим регулированием давления в реакторе и вычислении активности катализатора по значениям давления в реакторе, давления предварительной настройки регулятора, давления насышенных паров растворителя при заданной тем". пературе реактора и максимальной активности катализатора. Устройство, реализующее способ, дополнительно снабжено регистратором давления и дополнительным регулятором давления.

2 с.п. ф-лы, 4 ил, Определение активности катализатора сложная и трудоемкая задача, что особенно проявляется при работе с катализаторами, даюшими подающий вид кинетической кривой (фиг.l). Активность таких катализаторов сравни.тельно быстро нарастает в начальный период полимеризации, достигает максимума (М,), а затем непрерывно уменьшается, достигая стационарного уровня, как правило, в несколько раз ниже максимального, Способ определения активности катализатора полимериэации газообраз" ного мономера реализуется при помощи

146706? устройства (фиг.2), содержащего реактор 1 в виде трехгорлой колбы, через центральный отвод которой в

Пробке-подшипнике 2 пропущен вал ме5

Ханической мешалки 3. Вал снабжен

Многоручьевым шкивом 4, соединенным регулируемой ременной передачей с приводом 5, Правым отводом реактор 1 через трубопровод 6 соединен с источ- 10

Ником 7 давления. В трубопроводе 6, Кроме того, установлены газовый расходомер 8 и регулятор 9 предваРительной настройки давления мономера в реакторе l, К правому отводу ре- 15 актора 1 присоединен также датчик

f0 давления в реакторе, Через левый ртвод в реакто1. 1 помещена термопара

11, своими электродами подключенная входу преобразователя 12, который 20

Одним своим выходом соединен с ходом термостата 13, а другим выхо дом подключен к каналу 14 регистрации температуры регистратора 15, Кроме, того, регистратор 15 имее- канал 16 25 регистрации времени, вход которого

Соединен с генератором 17, канал 18 регистрации давления и канал 19 региСтрации расхода, вход которого связан с первым выходом газового расходо-30

Мера 8. Реактор 1 помещен в ванну термостата, снабженную нагреватель1лыМ элементом 20, подключенным к электрической сети через. нормально разомкнутые контакты реле 21.

Второй выход газового расходомера

8 параллельно подключен к входам аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 22, дифференцирующему звену 23 и инвертируюшему входу усилителя 24.

Выход аналого-цифрового преобразователя 22 подключен к входу регистра 25 памяти запоминающего устройства 26. Выход дифференцирующего звена 23 через инвертирующий усилитель

27 связан с входом блока 28 разрешения записи запоминающего устройства 26, Выход регистра 25 памяти через циф роаналоговый преобразователь (ЦАП)

29 связан с неинвертирующим входом усилителя 24, выход которого подключен к входу триггера ц1митта 30, выход которого соединен с входом дополнительного регулятора 31 давления, Дополнительный регулятор 31 дав55 пения установлен в трубопроводе 6 параллельно регулятору 9 предварительной настройки давления мономера, Устройство работает следующим образом, осуществляя способ определения активности катализатора, например полимеризации пропилена.

На дно колбы реактора 1 загружают компоненты катализатора и растворитель, Включают привод 5 и при помощи ременной передачи через шкив 4 приводят во вращение мешалку 3 ° Регулятором 9 давления предварительно устанавливают требуемую величину давления мономера, которую датчик 10 передает в канал 18 регистратора .

15. Если температура в реакторе 1 ниже заданного термостатом 13 значения, то термоэлектрический сигнал термопары 11, через преобразователь 12 поступаюший в схему регулирования термостата 13, вызовет на его выходе управляющий сигнал, который приведет к срабтыванию реле 21, контакты которого замкнутся и подключат." нагрева" тельный элемент 20 к сети (на нагрев), После достижения заданного значения температуры в реакторе сигнал термопары ll уравновесится в схеме регулирования термостата 13, при этом на

его выходе отсутствует управляющий сигнал, в результате чего контакты реле 21 разомкнутся. Так осуществляется работа в режиме термостатирования, что соответствует начальному участку (восходящему) кинетическои кривой (фиг,l). В это время íà регистратор 15 поступают сигналы, соответствуюшие текущему времени опыта, температуре и давлению мономера в реакторе и расходу газа, которые регистрируются по соответствуюшим каналам 14, 16, 18 и 19. Одновременно с второго выхода газового расходомера 8 сигнал подается на АЦП 22, преобразуется в цифровой код и поступает на вход регистра 25 памяти, однако в нем не записывается, поскольку дифференцированный (положительный на восходяшем участке кривой расхода) сигнал, поступивший на инвертирующий вход усилителя 27, выходит с него в виде отрицательного напряжения и тем самым не включает блок 28 разрешения записи (который разрешает запись только при нулевом потенциале). В результате на неинвертирующем входе усилителя 24 сигнал отсутству" ет, а на инвертирующем имеется, вследствие чего на выходе усилителя

24 потенциал отрицательный, что не

5 146? изменяет состояния триггера Шмитта

30 и далее дополнительного регулятора 31 давления, Когда активность катализатора

5 достигает максимума, сигнал газового расходомера 8 на выходе дифференцирующего звена 23 становится равным нулю и тем самым разрешает запись текушего значения расхода (которое одновременно является максимальным), Суммарный сигнал на выходе усилителя

24 все еще не положительный, триггер

30 не меняет своего состояния, дополнительный регулятор 31 давления не действует.

А = А (Р— Р,)/(Р, - Р ), где P — давление предварительной о настройки регулятора давления в реакторе;

Р— давление насыщенных паров

P растворителя при заданной температуре реактора;

P — текущее значение давления в реакторе.

Устройство для определения активности катализатора полимеризации газообразного мономера снабжено (фиг.3) дополнительным регулятором 31

55

Затем активность катализатора начи. нает снижаться.ЦАП 29 формирует сигнал, ° отвечаюший хранящемуся в регистре 25 па-20 мяти цифровому значению максимальной активности А„и подает на неинвертирующий вход усилителя 24,на инвертирующий вход которого поступает сигнал,отвеча-. ющий текущей активности А.При этом А с

«Л,, гоэтому на выходе усилителя 24 появ ляется положительный потенциал, который формирует на выходе триггера Шмитта потенциал, отвечающий логической единице. Он .поступает на вход дополнительного регулятора 31 давления, в результате чего последний открывает дополнительную подачу пропилена из источниками 7 давления в трубопровод б и далее в реактор 1. Давление

35 мономера в реакторе 1 повьппается.

Повьппение давления происходит до тех пор, пока текущий расход газа не под нимется до значения, соответствующего

А,. Таким образом, за счет повышения давления в реакторе поддерживается постоянный расход мономера, равный расходу при максимальной активности катализатора. Затем находят активность катализатора по формуле

062

6 ,давления, вход которого через

Ф диод 32 связан с выходом усилителя 24„

Модифицированное устройство работает таким образом, что когда на восходящем участке кинетической характеристики на выходе усилителя 24 сигнал не положительной полярности (т. е. отрицательный или нулевой сигнал), он не приходит на вход дополнительного регулятора 31 давления, и последний не действует, давление в реакторе 1 определяется только регулятором 9 предварительной настройки.

При понижении активности катализатора на выходе усилителя 24 появляется сигнал положительной полярности, который проходит через диод 32 на вход дополнительного регулятора 31 давления мономера, в реакторе 1 начинает повышаться давление, компенсируя снижение активности катализатора и поддерживая расход мономера на максимальном уровне, Благодаря тому, что сигнал, поступающий на вход дополнительного регулятора 31, изменяется плавно (в схеме с триггером Шмитта ступенчато), обеспечивается точная подстройка дополнительного регулятора 31 давления.

Вариант реализации устройства для определения катализатора полимернзации газообразного мономера приведен на фиг.4. В трубопроводе 33, подключенном параллельно регулятору 8, последовательно установлены дополнительный регулятор 34 и компрессор 35 с электроприводом 36. Выход триггера

Шмитта 30 подключен к входу дополнительного регулятора 34, а электропривод 36 — к выходу регулируемого источника 37 электрического тока (например, автотр ан сформатор а) . Его регулирующий орган 38 имеет электропривод 39, который через диод 32 параллельно подключен с триггером

Шмитта 30 к выходу усилителя 24.

Устройство работает следующим образом.

На находящем участке кинетической характеристики на выходе усилителя 24 нет сигнала положительной полярности, при этом триггер Шмитта 30 закрыт (на его выходе нуль), а диод 32 не пропускает сигналы на электропривод

39, Когда после достижения максимума активности катализатора происходи1т ее спад, на выходе усилителя 24 появляется положительное напряжение, !

467062 которое открывает триггер Шмитта 30, формируя на его выходе потенциал, соответствующий логической единице, и запорный орган открывается, одно-., временно положительное напряжение, проходя через диод 32, обеспечивает запуск электропривода 39, который перемещает регулирующий орган 38 автотрансформатора 37 в сторону уве- 10 личения его выходного напряжения.

Под его действием начинает работать . электропривод 36 компрессора 35,,который через трубопровод 6 подает в

t реактор 1 мономер под более высоким f5 давлением„Перемещение регулирукщего органа 38 происходит до тех пор, дока работа компрессора 35 повышением давления в реакторе не скомпенсирует снижение активности катализатора. В 20 этот момент электропривод 39 обесточится и компрессор 35 будет работать с установившейся подачей до следующего цикла регулирования, аналогичного описанному. 25

В результате использования предлагаемого устройства и осушествления им описанного способа определения активности катализатора полнмериэации газообразного мономера обеспечивается на 257 сокращение времени опыта до выхода на стационарный режим и тем самым достигается сокращение трудоемкости при исследовании широко»

ro класса катализаторов, в т.ч. и не подчиняющихся аррениусовской температурной зависимости скорости реакции. формула изобретения 40

l. Способ определения активности . катализатора полимеризации газообразного мономера в среде растворителя, при котором измерения ведут при по- 45 стоянном расходе мономера, равном расходу при максимальной активности катализатора, о т л и ч а to шийся тем, что, с целью снижения трудоем" кости определения активности катализатора, дополнительно регистрируют

50 давление в реакторе, а постоянный расход мономера поддерживают путем иэотермического регулирования давле- ния в реакторе, при этом активность катализатора определяют по формуле

>.(P P, ) /(P Рр) где А — активность катализатора;

A — максимальная активность катали з а тор а;

P — - давление в реакторе;

Р— давление предварительной настройки регулятора давления в реакторе;

Р— давление насыщенных паров

1 растворителя при заданной температуре реактора.

2. Устройство для определения активности катализатора полимеризации газообразного мономера, включающее реактор, снабженный термостатом и через регулятор давления мономера и газовый расходомер подключенный к источнику давления мономера, датчики температуры и давления мономера в реакторе, дифференцирующее звено, первый усилитель с инвертирующим входом, запоминающее устройство с регистром памяти и блоком разрешения записи, второй усилитель с инвертирующим и неинвертирующим входами, триггер

Шмитта, при этом газовый расходомер имеет выход, параллельно подключенными к инвертирующему входу второго усилителя и входам дифференцирующего звена . и регистра памяти запоминающего устройства, выход которого подключен к неинвертирующему входу второго усилителя, выходом соединенного с ходом. триггера Шмитта, выход дифференцирующего звена через усилитель с инвертирующим входом соединен с блоком разрешения записи эапоминающего устройства, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью снижения трудоемкости определения активности катализатора, устройство снабжено реги-. стратором давленйя в реакторе, дополнительным регулятором давления, включенным в газовую линию параллельно регулятору давления мономЕра, при этом датчик давления мономера в реакторе соединен с регистратором, а выход триггера Шмитта подключен к дополнительному регулятору давления.

)4670б2

14670б2

Редактор Н.Гунько

Заказ 1115/20

Тираж 411

Подписное

ВННН0Н Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101

Составитель j В.Шувалов

Техред Л.Сердюкова

Корректор А.0брумар