Патент ссср 286230

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС7ВУ

Союз Соввтскик

Социалистическик

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 20.111.1968 (¹ 1228312/23-5) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 10.XI.1970. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 21.1.1971

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Б. А. Верхорубов, М. А. Гуревич, И. М. Абрамзон, А. Д. Крючков, А. Ф. Филиппов и T. K. Плаксунов

3 аявитель

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ЭТИЛЕНА

Известны способы автоматического управления процессом полимеризации этилена при среднем давлении, заключающиеся в стабилизации температуры в реакторе изменением расхода подаваемого туда с постоянной температурой раствора этилена (способ I), а также изменением температуры подаваемого в реактор раствора этилена при постоянном его расходе (способ II).

Однако эти способы управления процессом полимеризации этилена для реактооов с внешним теплосъемом (часть тепла отводится через теплообменную поверхность) не обеспечивают постоянства концентрации раствора полиэтилена в реакторе при отклонении производительности от заданного значения.

На фиг, 1 приведены графики зависимости относительного изменения концентрации (К) раствора полиэтилена в реакторе от относительного изменения производительности реа«тора (б„р); на фиг. 2 — принципиальная схема автоматического управления процессом полимеризации этилена при среднем давлении, реализующая данный способ; на фиг. 3 — зависимость температуры раствора от его расхода.

При способе I температуру в реакторе стабилизируют изменением расхода растворителя при его постоянной температуре. Подачу катализатора изменяют в зависимости от расхода растворителя. При способе II температуру в реакторе стабилизируют изменением температуры растворителя при постоянном его расходе. Подачу катализатора изменяют в зависимости от температуры растворителя.

Отношение нерегулируемого теплового потока Q>, образующегося за счет нагрева суспензии катализатора и т. п. и отводимого через поверхность встроенного теплообменника, стенку реактора к тепловому потоку Q>, выде10 ляющемуся в результате реакции, обозначено следующей формулой

15 Из графиков видно, что при управлении процессом по способу 1 при снижении производительности реактора концентрации весьма резко возрастает, например для и =-0,5 при производительности, равной 75% от номинальной, 20 концентрация увеличивается в полтора раза; при управлении процессом по способу II концентрация изменяется пропорционально изменению производительности (например, при увеличении производительности в полтора ра2S за концентрация увеличивается также в полтора раза).

При забивке реактора и труб это создает реальную угрозу аварии.

Отклонение концентрации раствора полиме30 ра от заданного значения приводит к ухудше286230 нию качества полимера и к снижению экономичности работы оборудования.

Процесс полимеризации (фиг. 2) проводят в реакторе 1, куда непрерывно подают бензин с растворенным в нем этиленом, этилен и сусгензию катализатора в бензине. Полиэтилен образуется в зоне реакции в виде раствора в бензине. Полученный раствор полиэтилена с катализатором выводят из реактора, Растворяют этилен в бензине в сборнике 2, в который подают бензин и пары бензина вместе с этиленом из реактора. Из сборника, установленного выше реактора, раствор через подогреватель 8 поступает в реактор. Часть тепла реакции отводится через стенку реактора. В рубашке 4 реактора находится кипящий теплоноситель, конденсация паров которого осуществляется в конденсаторе 5.

Температура в реакторе стабилизируется регулятором температуры 6, куда подается сигнал о температуре в реакторе при помощи термопары 7. Регулятор воздействует на подачу раствора этилена в бензине при помощи регулировочного вентиля 8. В зависимосги от расхода последнего его температура меняется по определенному закону и стабилизируется изменением соотношения потоков раствора, идущих через и помимо подогревателя 8. Для этого в стабилизирующий регулятор 9 подается сигнал температуры раствора, посылаемый термопарой 10, и сигнал расхода раствора, снимаемый датчиком 11 через программный задатчик 12. Регулятор 9 управляет работой регулировочных вентилей 18 и 14.

Изменение расхода суспензии катализатора осуществляется в зависимости от изменения расхода раствора этилена в бензине при помощи регулятора 15, куда подается сигнал о расходе раствора датчиком 11 и который изменяет подачу суспензии катализатора воздействием на работу регулировочного вентиля 1б.

Температура раствора этилена в бензине в сборнике 2 поддерживается изменением подачи воды при помощи регулягора 17, куда термопарой 18 подается сигнал температуры раствора. Регулятор 17 меняет расход воды путем воздействия на работу регулировочного вентиля 19. Уровень раствора в сборнике регулируется изменением подачи свежего бензина регулятором 20, куда датчиком 21 подается сигнал о уровне в сборнике. Регулятор меняет подачу бензина путем воздействия на работу регулировочного вентиля 22.

Давление в конденсаторе стабилизируется изменением расхода подаваемой в конденсатор воды при помощи регулятора 28, кудадатчиком 24 подается сигнал давлечия в конденсаторе. Регулятор 28 меняет подачу воды путем воздействия на работу регулировочного вентиля 25. Давление в реакторе стабилизируется изменением расхода подаваемого в реактор этилена при помощи регулятора 2б, куда датчиком 27 подается сигнал о давлении в реакторе. Регулятор 2б воздействует на ра50

5

З0

4 боту регулировочного вентиля 28 на линии подачи этилена. Уровень в реакторе стабилизируется изменением расхода выводимого из реактора раствора полиэтилена в бензине при помощи регулятора 29, куда датчиком 80 подается сигнал о уровне раствора в реакторе.

Регулятор 29 воздействует на регулировочный вентиль 81.

Увеличение скорости реакции, например, вследствие повышения чистоты сырья, приводит к увеличению интенсивности процесса и тепловыделения в реакторе. Температура в реакторе начнет повышаться.

Система автоматического регулирования температуры в реакторе увеличизает расход раствора этилена в бензине. Это приводит к уменьшению его температуры до прежнего значения. Поскольку каналы «расход вводимого в реактор раствора — отводимый тепловой поток», «температура раствора — отводимый тепловой поток», «соотношение расходов через подогреватель и его байпас — температура раствора после теплообменника» практически безынерционны, отклонения температуры и концентрации полимера в реакторе от заданных значений будут незначительными, Система регулирования расхода раствора уменьшает подачу катализатора. Поскольку канал «расход катализатора — интенсивность процесса» весьма инерционен, выделяющийся тепловой поток относительно медленно начинает уменьшаться. Температура в реакторе также будет уменьшаться. Однако быстродействующая система регулирования, соответственно уменьшая расход раствора и увеличивая его температуру, удержит температуру в реакторе на заданном значении. Таким образом, после окончания переходного процесса система регулирования расхода раствора вернет расход к заданному значению.

Для сохранения других параметров на заданных значениях при увеличении расхода раствора остальные системы соответственно увеличивают подачу свежего бензина, этилена, холодной воды и теплоносигеля, Возможны и иные варианты схем, реализующих предлагаемый способ. Так, например, сигнал с регулятора температуры в реакторе может быть подан как задание регулятору 9 температуры раствора, а изменение расхода раствора может осуществляться через программный задатчик 12, по температуре раствора. Изменение температуры раствора, вводимого в реактор, возможно за счет изменения подачи теплоносителя в подогреватель. Возможна также подача сигнала от программного задатчика 12 непосредственно на регулировочные вентили 18 и 14 и др.

Таким образом, предлагаемый способ отличается от известных способностью одновременно изменять расход и температуру растзора этилена в бензине. Зтэ приводит к новому качеству — постоянству концентрации полимера в реакторе.

При способе 1 (фиг. 1) с увеличением произ286i230 водительности реактора концентрация полиэтилена в реакторе вследствие ввода повышенного количества раствора уменьшается. Если в этом случае наряду с увеличением расходa раствора уменьшить его температуру, то для стабилизации температуры в реакторе раствора потребуется меньше. При уменьшении производительности реактора расход раствора, необходимый для стабилизации температуры, можно увеличить, повышая температуру раствора.

Зависимость между расходом бр раствора и его температурои Т р, обеспечивающая постоянство концентрации раствора полиэтилена, строго выводится из системы уравнений теплового и материального балансов реактора и имеет вид:

Т =Т "" +

К

P—

1 — К„,„С С а где Т вЂ” температура в рекаторе, С;

К„,„— номинальная концентрация раствора полиэтилена, /о, q — количество тепла, выделяющееся при образовании 1 кг полиэтилены, ккал/кг;

С вЂ” теплоемкость раствора этилена, ккал/кг град;

Q> — нерегулируемый тепловой поток, ккал/час.

В качестве примера (см. фиг. 3) приведена зависимость температур раствора от его расхода, необходимая для обеспечения постоянства концентрации полимера в реакторе, К„„, =

= 8 /о, Т = 150 С, q = 1000 ккал/кг, С =

= 0,5 ккал/кг град, Q, = 5 10 ккал/час.

Найденная зависимость может быть реали5 зованна, например, с помощью программного задатчика 12 типа ПД-36А.

Таким образом, предлагаемый способ автоматического управления по сравнению с известными способами обеспечивает постоянство

10 концентрации раствора полиэтилена при изменении производительности реактора.

Это позволяет повысить качество полиэтилена, надежность (угроза забивок снижается) и экономичность (уменьшаются периоды ра15 боты оборудования с пониженной концентрацией и затраты на удаление растворителя из раствора полиэтилена) работы оборудования.

Предмет изобретения

Способ автоматического управления процессом полимеризации этилена при среднем давлении в реакторах с внешним теплосъемом путем регулирования температуры в реакторе

25 воздействием на поток охлажденного раствора этилена, подаваемого в реактор, отличаюи1ийся тем, что, с целью обеспечения постоянства концентрации раствора полиэтилена, повышения качества полимера, надежности и

30 экономичности работы оборудования, температуру в реакторе стабилизируют путем одновременного изменения расхода и температуры раствора этилена, 286230 гг

9 г 2 тр, с

К0

100 ч0

6 7 О 9 10 11 12 ° 13 79 75 1б g.ð лgg жс фре д

Составитель В. Филимонов

Редактор Н. Вирко Техред А. А. Камышникова Корректор Т. А. Абрамова

Заказ 3947/9 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Минисгров СССР

Москва, 5К-35, Раушская иаб. д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2