Способ управления процессом эмульсионной полимеризации стирола

 

Изобретение относится к области автоматизации процесса эмульсионной полимеризации стирола и может быть использовано в производстве полистирольного латекса. Изобретение позволяет стабилизировать количество и размеры частиц латекса, получаемого в батарее из 5 реакторов при подаче стирола в первые два реактора, путем стабилизации разности температур полимеризата и хладагента на выходе второго реактора изменением расхода стирола во сторой реактор, изменения расхода стирола, инициатора и эмульгатора в первый реактор пропорционально расходу стирола во второй реактор и изменения расхода хладагента во второй реактор в зависимости от температуры полимеризата на выходе из второго реактора. 1 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

С>

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4227528/23-05, (22) 10.04.87 (46) 30. 06.90. Бюл. 1 24 (72) !О.С.Карнаухов, О.С.Чечик, В.A.Äðà÷, В.Н.Соколов, А.П.Клевцов, В.А.Кормер, В.В.Куликов, О.А.Киселев, Г.Н.Пекин, М.Н,Максимов и П.Г.Захаров (53) 678.762.2(088„8) (56) Авторское свидетельство СССР 736366, кл, С 08 F 236/10, G 05 D 27/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N 713874, w. с 08 F 236/06, С 05 D 27/00, 1977. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ЭМУЛЬСИОННОИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ СТИРОЛА (57) Изобретение относится к области

Изобретение относится к автоматизации процесса эмульсионной полимери. зации стирола в батарее реакторов и может быть использовано в производстве полистирольного латекса.

Цель изобретения — стабилизация количества и размеров частиц латекса.

На чертеже представлена схема данного способа управления процессом эмульсионной полимеризации стирола.

Схема состоит из реакторов 1 — 3, насоса 4, трубопроводов 5 - 7 подачи олеата калия, инициатора, стирола соответственно, трубопровода 8 подачи реагентов в реактор 1, трубопро" вода 9 подачи стирола в реактор 2, трубопровода 10, соединяющего реак„„SU„, 15 51 8 А1 (51)5 G 05 D 27/00, 0 08 F 112/08, 236/06, 236/10 автоматизации процесса эмульсионнои полимеризации стирола и может быть использовано в производстве полистирольного латекса. Изобретение позволяет стабилизировать количество и размеры частиц латекса, получаемого в батарее из 5 реакторов при подаче стирола в первые два реактора, путем стабилизации разности температур полимеризата и хладагента на выходе второго реактора изменением расхода стирола во второй реактор, изменения расходов стирола, инициатора и эмульгатора в первый реактор пропорционально расходу стирола во второй реактор и изменения расхода хладагента во второй реактор в зависимости от температуры полимеризата на выходе из второго реактора. 1 табл., 1 ил. торы и 22, трубопровода 11, соединяющего реакторы 2 и З,.трубопровода

12 на выходе батареи, трубопроводов

13 и 14 подачи и вывода хладагента из реактора 2 соответственно, измерителя 15 расхода олеата калия и регулятора 16 расхода исполнительного механизма 17 на трубопроводе 5, измерителя 18 расхода инициатора и регулятора 19 расхода, исполнительного ,механизма 20 на трубопроводе 6, измерителя 21 расхода стирола и регулятора 22 расхода, исполнительного механизма 23 на трубопроводе 7, измерителя 24 расхода стирола в реактор 2 и регулятора расхода ?5, исполнительного механизма 26 на трубопроводе 9, "575158 измерителя температуры 27. полимериэата на трубопроводе l1 и регулятора ,температуры 28, исполнительного механизма 29 на трубопроводе 13 подачи

3 хладагента, измерителя температуры

20 на трубопроводе 14, регулятора

31 температуры, функционального блока 32 (ФБ32) и функционального блока 33,, !

О

Пример 1. Полимеризацию стирола осуществляют в батарее иэ 5 реакторов (два последних реактора

; условно не показаны) с подачей стирола в первые 2 реактора батареи. Появилось возмещение по расходу сти рола в реактор 2 вместо 34 л/ч

48 л/ч, и в реактор 1 вместо 8,5 л/ч12 л/ч), в результате чего иэмениласть температура на выходе реакто- 0 ра 2 до 58 С (Т,), измеритель 27 температуры фиксирует изменение температуры, сигнал от измерителя 27 температуры полимеризата поступает на регулятор 28, откуда сигнал посту- 25 пает на исполнительный механизм 29 и ФБ32.

Регулятор 28 вырабатывает сигнал на увеличение расхода хладагента и увеличение температуры на ФБ32.

ФБ32 сравнивает поступившие сигналы от измерителя 30 температуры хладагента (Т ), регулятора (преобразователя) 31 и регулятора 28, с о заданным значением Т „д, равным 15 С, 35

Д (Т1 Т2) тз д

= 58 - 38 - l5„;=+5

Полученное рассогласование с

ФБ32 поступает на регулятор 25, в сторону уменьшения задания, в резуль-. тате появившегося рассогласования на регулятор 24 контур: измеритель

24, регулятор 25, клапан 26 отрабатывает в сторону уменьшения расхода стирола.

Как только измеритель 24 расхода стирола во второй реактор фиксирует уменьшение расхода до 40 л/ч, проис- 50 ходит уменьшение сигнала с,измерителя 24, в результате чего уменьшается сигнал на регулятор (согласователь) 33, который, в свою очередь, уменьшает задания регуляторам 1бу 19, 55

22 пропорционально коэффициенту усиления, соответственно изменяя расходы до 80 л/ч, 12 л/ч, 1О л/ч. В резульратусвы8, посому я м

1 с ая еплоту и = 60 - 42 = 18 далее ФБ32 сравнивает с заданн значением 15, разница +3, и Ф вырабатывает сигнал регулятора мерения задания в сторону умень расхода стирола °

Воздействие на регуляторы 16

22 происходит как и в предыдуще чае. Процесс управления будет п ходить до тех пор, пока темпера будет равна заданному значению ности. Результаты представлены таблице.

Пример 2. Заданные зн те же, что и в примере 1.

Изменилась температура хлада та на входе в реактор 2 с -1О С

-15 С. В связи с инерционностью та в первую очередь измеритель фиксирует изменение температуры выходе вместо T = 40 C в устан шемся режиме Т = 37 C и выраба ет сигнал преобразователю 3 1, рый, в свою очередь, формирует шенный сигнал для ФБ32, который сравнивает сигналы, поступающие измерителя 27 и регулятора 28. ветствующие T„ = 55 . д = Т „о

55 - 37 = 18 ., ФБ32 сравнивае с заданным Т = 15 . й,= 15—

-3, a результате ФБ32 изменя задание регулятору 25 а сторону уменьшения расхода стирола, что водит к закрытию исполнительног ханизма 26. Измеритель 24 фикси уменьшение расхода и изменяет э ние регуляторам 16, 19, 26 чере гулятор 33 в сторону уменьшения хода стирола, инициатора и оле калия s реактор 1. После истече определенного времени иэмерител фиксирует уменьшение температур

tM

32

5 изения

19 слуоисура азчения енЛо объе к0 на вивываотоменьот оотT2= его

8 = примеует дарераста ия

i noтате инерционности объекта темп ра полимеризата продолжает возра тать до Т„ = 60 С, измеритель 2 рабатывает сигнал на регулятор где он сравнивается с заданным ледний дает команду исполнитель механизму 29 в сторону увеличен расхода хладагента, одновременн регулятора 28 поступает сигнал

ФБ32 где сравнивается с сигнал измерителя 30, преобразователя соответствующим Тz —— 42 С, кото возросла в связи с увеличением отдачи от полимеризата к хладаге

5 157 лимеризата на выходе из реактора ? Т1 = 52, сигнал от измерителя 27 поступает на регулятор 28, который, в свою очередь, в результате полученного рассогласования от заданного вырабатывает сигнал на уменьшение расхода хладагента в реактор 2, одновременно с регулятора 28 поступает сигнал на ФБ32, где он сравнивается с сигналом от измерителя 30, регулятора (преобразователя) 31 д z = 5240 = 12, ФБ32 сравнивает эту разность с заданным значением 15 . д,=

15-12 = +3 и вырабатывает сигнал на увеличение задания регулятору 25, который, в свою очередь, через исполнительный механизм 26 увеличит расход стирола в аппарат 2. Как только расход стирола увеличится, измеритель расхода 24 через преобразователь 33 изменит задание регуляторам 16, 19, 22 на увеличение расхода стирола, олеата калия и инициатора в реактор

2. В результате увеличения расхода стирола и уменьшения расхода хладагента температура на выходе из реактора 2 будет равна 40 С, измеритель

30 через регулятор — преобразователь

31 изменит разность температур в

ФБ32 d — — 56 - 42 = 14, ФБ32 сравнит с заданным значением 15 о

= 15 - 14 = +1 и выработает сигнал регулятора 25 в сторону увеличения задания, что приведет к увеличению расхода стирола в аппарат, а измеритель 24 через преобразователь-регулятор 33 увеличивает задание регуляторам 16, 19, 2? на увеличение расходов стирола, олеата калия и инициатора в реактор 1. Процесс регулирования будет происходить до тех пор, пока температура полимеризата из реактора 2 не будет равна заданной. В. таблице приведены технологические параметры, изменяющиеся при управле51 58 б нии процессом эмульсионной полимеризации в этом примере.

Пример 3. Ухудшилась. теплоотдача от полимеризата к хладагенту, т.е. изменился коэФФициент теплопередачи за счет осаждения коагулюма на стенки реактора 2. В этом случае уменьшается температура хладагента на выходе из реактора 2, вместо 40 С стала 35 С. Работа схемы аналогична примеру 2 °

Формула и з о б р е т е н и я

Способ управления процессом эмульсионной полимеризации стирола путем изменения расходов инициатора, эмульгатора и стирола, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью стабилизации количества и размеров частиц

2О латекса, получаемого в батарее из 5 реакторов, снабженных охлаждающей рубашкой, измеряют разность между тем-, пературами полимеризата и хладагента на выходе из второго реактора при

25 подаче стирола в первые два реактора батареи и стабилизируют ее изменени" ем расхода стирола во второй реактор, причем при отклонении разности температур в сторону увеличения от заданного значения уменьшают расход стирола, а при отклонении разности температур в сторону уменьшения от заданного значения увеличивают расход стирола, а расходы стирола, инициатора и эмульгатора s первый реактор изменяют пропорционально расходу стирола во второй реактор, при этом при .увеличении расхода стирола во второй реактор увеличивают расходы стирола, инициатора и эмульгатора, а при уменьшении расхода стирола во второй реактор уменьшают эти расхо" ды, а также изменяют расход хладоагента во второй реактор в зависимости от температуры полимеризата на

4 выходе из второго реактора.

1575>58

Размер латексТемпература, Е С

Способ по при иерям

Расход, л/ч

Количеств латексных

Реактор 2

Реактор 1

Реактор 2 ных частиц мкм частиц, 1О мл

Полиме- Разность ризат

Хладаген т

Стирол

Раствор ииициа тора

Стирол

Раствор олеата калия

Пред" лагаемый 1

0,66+0,07

0,61

0,77

0,70

0,65

100т3,5

103

98

100

f2

9

9,5

18

12

14

68

2 37

42

Изеест55

52

56

8

8 5

100+4

100+ 12,5

0,66+0,07

0,67+0,21 ный

С р еды ее значение

Х4

Составитель А.Голланд

Редактор И.Сегляник Texред М.Ходанич Корректор И.Nycка

Заказ 17811 Тираж 664 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям нр» ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, 971.,,цгарннат 101

38, 58 " 20

42 60 18

47 63 16

55 67 12

45 58 3

42 56 14

40 55 15

12

7,5

8,5

12

l0

8,5

9,5

68

48

32

33

34

Среднее значение

33

103

102

97

98

100

О, 565

0,61

0,63

0,77

0,72

0,70

0,65