Способ автоматического управления реактором суспензионной полимеризации стирола

Авторы патента:

Самородова Ирина Ирековна (RU)

Вент Дмитрий Павлович (RU)

Лопатин Александр Геннадиевич (RU)

C08F112/08 - стирол

Владельцы патента RU 2649039:

Лопатин Александр Геннадиевич (RU)

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к автоматическим системам регулирования, и может быть использовано для поддержания температуры реакционной смеси химических реакторов-полимеризаторов. Система состоит из основного контура управления и канала упреждения. Основной контур обеспечивает стабилизацию температуры реакционной смеси внутри реактора-полимеризатора с помощью регулятора. Канал упреждения вырабатывает сигнал упреждения зависимости от изменения токовой нагрузки на асинхронный электродвигатель. Сигнал упреждения подается на элемент сравнения основного контура с целью обеспечения увеличения подачи хладагента в рубашку реактора-полимеризатора, избежав тем самым резкого возрастания температуры реакционной смеси, которая начинает увеличиваться за счет увеличения диссипации механической энергии на перемешивание. Технический результат заключается в улучшении качества управления технологическим объектом за счет изменения динамических свойств канала управления в зависимости от состояния объекта управления. 1 ил.

Изобретение относится к области систем автоматического управления. Оно может быть использовано при автоматизации работы полимеризационных реакторов, имеющих один или несколько контуров управления, подключаемых в зависимости от динамических характеристик объекта и особенностей возмущающего воздействия.

Процессы радикальной полимеризации являются одной из типовых технологий получения полимеров различного назначения. Данные процессы являются экзотермическими реакциями с явно выраженными нелинейными зависимостями, что приводит к возникновению различных проблем при управлении данными процессами.

Полимеризация стирола, протекающая по радикальному механизму инициирования, является типичным примером таких процессов. Характерной нелинейностью данного процесса является наличие гель-эффекта, который проявляется уже при степени конверсии равной 60%, что приводит к пиковому выделению тепла, которое может вывести реактор из устойчивого состояния, а также приводит к изменению параметров объекта управления (реактор-полимеризатор), которые также меняются при возникновении гель-эффекта.

Известен способ автоматического управления процессом суспензионной полимеризации путем регулирования температурного режима в зоне реакции в зависимости от величины отклонения значения измеренной температуры от заданного значения подачей теплоносителя и хладагента в рубашку реактора (Патент RU №93012620 А от 20.09.1996, МПК C08F 112/0).

Недостатком данного способа является отсутствие возможности воздействия на температуру с помощью изменения гидродинамического режима внутри реактора.

Способ управления процессом суспензионной полимеризации путем регулирования температурного режима в зоне реакции с помощью изменения подачи теплоносителя и/или хладагента в рубашку реактора, за счет изменения заданной скорости вращения мешалки реактора в дополнительном канале управления, которая корректируется в зависимости от рассчитанных по модели свойств реакционной среды (Патент RU №2534365 С2 от 24.04.2012, МПК G05B 15/00, C08F 10/00).

Недостатком указанного способа является необходимость построения адекватной математической модели изменения свойств реакционной среды.

В связи с вышеизложенным предлагается ввести канал упреждения, который в зависимости от изменения токовой нагрузки на асинхронный электродвигатель (АЭД) будет вырабатывать сигнал упреждения.

Цель предлагаемого изобретения - улучшение качества управления системы автоматического управления температурой процесса полимеризации за счет введения канала упреждения.

Система автоматического управления процессом радикальной полимеризации стирола с использованием канала упреждения изображена на фигуре 1.

Система состоит из основного контура управления и канала упреждения. В основном контуре управления системой, заданная температура реакционной среды Т_ЗД сравнивается с текущим значением температуры Т реакционной среды в элементе сравнения 5. Ошибка рассогласования ε_Т=(Т_ЗД-Т) поступает на вход регулятора 6 (R_T), стабилизирующего температуру реакционной смеси внутри реактора Т. Регулятор 6 (R_T) вырабатывает управляющее воздействие U_T, которое подается на технологический объект управления (ТОУ) 7 в виде расхода хладагента, необходимого для поддержания заданной температуры реакционной среды внутри реактора Т. Текущее значение температуры реакционной среды внутри реактора Т в виде обратной связи поступает в элементе сравнения 5, тем самым замыкая основной контур управления.

Канал упреждения включает блок питания (БП) 2 асинхронного электродвигателя (АЭД) 4, который обеспечивает заданную скорость вращения мешалки реактора-полимеризатора, а также блоки математической модели (ММ) 1 и блок корректирующего устройства (КУ) 3.

Блоки 1 и 3 работают следующим образом: в момент, когда вязкость реакционной среды начинает значительно возрастать, токовый сигнал I на выходе 2 (БП) начинает значительно увеличиваться и в этот момент включается в работу блок 1 (ММ), который рассчитывает скорость изменения сигнала I и если он превышает заданное значение, то в блоке 3 (КУ) вырабатывается сигнала S_K, который подается на элемент сравнения 5 основного контура с целью обеспечения увеличения подачи хладагента в рубашку реактора-полимеризатора, избежав тем самым резкого возрастания температуры реакционной смеси Т, которая начинает увеличиваться за счет увеличения диссипации механической энергии на перемешивание.

Отличительной особенностью данного способа управления является отслеживание изменения токовой нагрузки на 4 (АЭД) и на основании этого выработка корректирующего воздействия, в основной контур системы, что позволяет улучшить качество управления технологическим объектом и, как следствие, качество получаемого продукта.

Способ управления процессом суспензионной полимеризации путем регулирования температурного режима в зоне реакции с помощью изменения подачи хладагента в рубашку реактора-полимеризатора, отличающийся тем, что используется информация об изменении токовой нагрузки на асинхронный электродвигатель привода мешалки реактора для организации сигнала упреждения на регулятор основного канала управления, который рассчитывается с помощью математической модели динамики реактора.

Изобретение относится к применению кремнийорганических соединений в качестве стабилизаторов полимерных суспензий. Предложено использование α,ω-бис-(триметилсилокси)полидиметилметил(3-аминопропил)силоксанов или α,ω-бис(триметилсилокси)полидиметилметил(10-карбоксидецил)силоксанов в качестве стабилизаторов для получения агрегативно устойчивых полимерных суспензий с узким распределением частиц по размерам и диаметрами в диапазоне от 0,5 до 2,4 мкм.

Способ получения высококонцентрированных полимерных суспензий // 2610272

Изобретение относится к способам получения агрегативно устойчивых полимерных суспензий. Предложен способ получения агрегативно устойчивых полимерных суспензий с узким распределением частиц по размерам, с содержанием полимера в полимерной суспензии выше 15%, с использованием в качестве стабилизатора реакционной системы α,ω-бис-(триметилсилокси)полидиметилметил(3-аминопропил)силоксана или α,ω-бис(триметил-силокси)полидиметилметил(10-карбоксидецил)силоксана в количестве 0,75-1,80 мас.

Способ получения полистирола, имеющего высокий показатель текучести расплава // 2605093

Изобретение относится к способу получения полистирола, имеющего высокий показатель текучести расплава. Описан способ получения полистирола, имеющего средневесовую молекулярную массу (Mw) в диапазоне значений 120000-160000, полидисперсность в диапазоне значений 4-6 и показатель текучести расплава, равный по меньшей мере 40 г/10 мин, путем подачи стирола в реакционную систему, по которой стирол проходит как компонент реакционной смеси, полимеризуясь при этом, причем реакционная система включает начальную реакционную зону (100) и зону последующей реакции (200), где способ включает стадии: полимеризации стирола в начальной реакционной зоне с образованием полистирола, имеющего Mw более 300000 и полидисперсность в диапазоне значений 1,5-2,5, причем полимеризуется 10-30 мас.% стирола, подаваемого в начальную реакционную зону; и полимеризации оставшегося в реакционной смеси стирола в зоне последующей реакции, причем агент переноса цепи смешивается с реакционной смесью в начале этой реакционной зоны и, необязательно, в одной или нескольких дополнительных точках внутри этой реакционной зоны.

Применение смеси оксиэтилированного касторового масла и изопропилового спирта в качестве стабилизатора полимерных суспензий // 2575850

Изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, а именно к полимеризации виниловых мономеров. Заявлено применение смеси оксиэтилированного касторового масла с содержанием этиленоксидных звеньев от 9 до 12 и изопропилового спирта, взятых в объемном соотношении 1:1, в качестве стабилизатора при гетерофазной полимеризации виниловых мономеров с целью получения устойчивых монодисперсных полимерных суспензий с диаметрами частиц в интервале 0,3-2,8 мкм.

Способ полимеризации стирола // 2556005

Настоящее изобретение относится к способу полимеризации стирольного мономера в присутствии бромированного антипирена. Описан способ суспензионной полимеризации стирольного мономера для получения полистирола, включающий стадии: a) нагревания полимеризационной суспензии, содержащей стирольный мономер, до температуры равной по меньшей мере 60°С, b) дозирования инициатора в упомянутую нагретую полимеризационную суспензию во время реакции полимеризации в течение периода времени 2-4 часа, непрерывным или периодическим образом, по меньшей мере двумя порциями, при этом упомянутый период начинается при степени превращения мономера равной 65% или менее, и упомянутый инициатор характеризуется временем полураспада при температуре, при которой его дозируют, не большим чем 60 минут, где во время реакции полимеризации в полимеризационной суспензии присутствует бромированный антипирен.

Способ получения устойчивых полимерных суспензий с узким распределением частиц по размерам // 2540335

Изобретение относится к способу получения устойчивых полимерных суспензий с узким распределением частиц по размерам и диаметрами в диапазоне от 0,3 до 1,2 мкм методом гетерофазной полимеризации виниловых мономеров при объемном соотношении мономер:вода 1:(2-25) и нагревании смеси до 60-90°C с предварительным добавлением в реакционную смесь 0,2-2% (в расчете на мономер) радикального инициатора полимеризации, при этом в качестве стабилизатора реакционной системы используют Лапрол 6003 в количестве 1-4 мас.% в расчете на мономер.

Способ форполимеризации монодисперсных частиц // 2531594

Изобретение относится к технологии производства полимерных гранул, используемых для получения ионообменных смол. Способ включает подачу эмульсии монодисперсных капель в реактор, перемешивание эмульсии до достижения точки желатинизации и передачу прошедших форполимеризацию капель на дальнейшую обработку.

Реактор для форполимеризации монодисперсных частиц // 2531593

Изобретение относится к технологии производства полимерных гранул, используемых для получения ионообменных смол. Реактор содержит корпус, оснащенный по меньшей мере одним входом для введения эмульсии монодисперсных капель в водном растворе стабилизатора, выходом для вывода эмульсии, содержащей монодисперсные капли, достигшие упругого состояния, расположенным в нижней части корпуса, средство для циркуляции раствора стабилизатора, средство для перемешивания эмульсии.

Способ получения пористых микрочастиц особо чистого полистирола как носителей биологически активных форм пролонгированного действия // 2481362

Изобретение относится к технологии получения полистирола. .

Композиция вспениваемых винилароматических полимеров и способ ее изготовления // 2468044

Изобретение относится к технологии получения гранулированных вспениваемых композиций на основе винилароматических соединений и может быть использовано при производстве изделий из пенопластов.