CN212674202U - 顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置，包括：反应釜，反应釜连接有多条进料管线；多个流量仪，流量仪设置在进料管线上，且每条进料管线上均设置有至少一个流量仪，以检测进料管线的进料量；多个温度仪，进料管线上以及反应釜的不同高度位置处均设置有至少一个温度仪，以检测反应釜的进料温度以及反应釜不同高度位置的温度；控制组件，控制组件与各流量仪和各温度仪均电连接，并接收各流量仪和各温度仪检测得到的数值。本实用新型解决了现有技术中的顺丁橡胶聚合反应转化率无法有效在线检测的问题。

Description

顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置

技术领域

本实用新型涉及顺丁橡胶生产技术领域，具体而言，涉及一种顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置。

背景技术

顺丁橡胶生产装置是以1，3-丁二烯单体为原料，以己烷或抽余油为溶剂，以镍系、钕系或其他体系为催化剂进行溶液聚合反应，经凝聚、干燥、压块后生产不同牌号丁二烯橡胶产品。其中聚合反应作为关键工序直接影响产品质量和后段工序长周期运行，而聚合反应转化率直接表征了聚合反应的速率，并影响胶液中胶含量，进而大幅影响己烷回收及凝聚后处理工序的进料组成和能耗物耗，理论上转化率越高，单位时间顺丁橡胶产量越大，能耗物耗越低。以典型的镍系顺丁橡胶为例，一般设计最高转化率为85％，但实际生产中由于原料质量和过程控制偏差，聚合转化率只能达到75-83％，很难达到设计值。转化率下降会带来负荷无法达到最大值，能耗物耗大幅升高，生产成本提高等多项问题，因此提高聚合转化率是降低成本提高效益非常重要的手段。但实际生产中，转化率的测定基本都采取离线采样分析方法，存在采样困难、分析误差大、时间滞后、分析频次高等多种问题，无法指导生产调整，只能作为阶段性的参考数据。

现有的一些与顺丁橡胶生产装置的聚合转化率在线检测的相关方法有：1、离线化验分析胶含量方法，此方法由于胶液采样为露天采取，采样和转运、分析过程中己烷溶剂和丁二烯极易挥发逸失，导致测试结果不够准确，而且费时较长，实际生产中由于丁二烯原料质量及催化剂配方变化导致聚合转化率的变化较大，如果仅靠传统的分析方法对调整聚合转化率没有指导意义；2、在线密度检测转换为转化率方法，该方法仅存在于理论设计阶段，没有实践验证，而且需要投资新增密度测量仪，实际生产中由于胶液粘度较大，且会存在胶液堵挂导致仪表失灵的现象，需要频繁停车清理，根本无法保证长周期正常生产；3、产量核算法，该方法核算的转化率结果偏差较大，而且时间也是滞后的，理论上时间跨度越长，结果偏差越小，一般按8-24小时计算较合适，同时该转化率仅可估算各生产线平均转化率，无法计算单条生产线聚合转化率；4、回收丁二烯核算法，运用此方法时间跨度越大，核算数据才能越准确，一般按周或按月计算较合适。同时该转化率仅可估算各生产线平均转化率，无法计算单条生产线聚合转化率。

现有的顺丁橡胶转化率核算方法存在很多弊端：1、滞后性，无法实时检测聚合转化率变化。2、误差大，传统化验分析方法采样、制样过程易产生偏差导致分析结果不准确；物料平衡核算法仅适合长周期核算，短期误差太大。3、投资高，需要新增密度仪或其他测量元件，一般都需要投资几十万元购买设备仪表并安装。4、故障率高，维护成本高，由于测量元件不适合高粘度胶液系统，存在胶液堵挂导致仪表失灵现象，需要频繁停车处理，危险化学品系统管线打开作业风险高，导致橡胶产品质量波动大，生产上是不允许的。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置，以解决现有技术中的顺丁橡胶聚合反应转化率无法有效在线检测的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置，包括：反应釜，反应釜连接有多条进料管线；多个流量仪，流量仪设置在进料管线上，且每条进料管线上均设置有至少一个流量仪，以检测进料管线的进料量；多个温度仪，进料管线上以及反应釜的不同高度位置处均设置有至少一个温度仪，以检测反应釜的进料温度以及反应釜不同高度位置的温度；控制组件，控制组件与各流量仪和各温度仪均电连接，并接收各流量仪和各温度仪检测得到的数值。

进一步地，所有进料管线包括己烷进料管线、丁二烯进料管线、铝镍进料管线和硼油进料管线。

进一步地，所有流量仪包括己烷流量仪、丁二烯流量仪、铝镍流量仪和硼油流量仪，且己烷流量仪、丁二烯流量仪、铝镍流量仪和硼油流量仪分别设置在己烷进料管线、丁二烯进料管线、铝镍进料管线和硼油进料管线上。

进一步地，顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置还包括搅拌组件，搅拌组件与控制组件电连接，控制组件能够接收搅拌组件的搅拌电流和搅拌功率。

进一步地，反应釜的底部开设有进料口，进料管线与进料口连通。

进一步地，至少两个进料管线的一部分汇集形成交汇段，交汇段与进料口连通。

进一步地，交汇段上设置有温度仪。

进一步地，控制组件包括数据处理单元，数据处理单元接收流量仪和各温度仪检测得到的数值，并处理转换成聚合反应首釜的转化率。

进一步地，控制组件还包括显示装置，显示装置与数据处理单元电连接，并能够将数据处理单元接收到的数据和处理后得到的转化率进行显示。

进一步地，所有温度仪包括顶部温度仪、中部温度仪、底部温度仪和进料温度仪，顶部温度仪、中部温度仪和底部温度仪分别设置在反应釜的顶部、中部和底部，进料温度仪设置在进料管线上。

应用本实用新型的技术方案，通过在进料管线上均设置有流量仪，从而能够对个进料管线的进料量均进行检测，并且在进料管线上以及反应釜的不同高度位置设置的温度仪能够对进料温度和反应釜各个位置的温度均进行检测，各流量仪检测到的各原料的进料量以及各温度仪检测到的各处温度均发送到控制组件中，控制组件即可根据检测到的流量、温度等多项参数，根据特定算法和数据库判定方法，转换成聚合反应首釜的转化率，从而实现聚合反应首釜转化率在线连续检测。上述设置方式具有以下优点：及时性，实现聚合转化率的在线实时检测和监控，数据更新频次精确到每秒；误差小，经标定测算首釜转化率误差≤1％，末釜最终转化率误差≤1.5％；投资小，无需设备高价采购，只需要在装置上增设流量、温度等常规测量仪表进行数据采集即可；故障率低，无需维护，保证长周期平稳运行；有利于催化剂配方及聚合反应参数优化，通过转化率的在线实时监控，可以及时反馈出原料质量变化或催化剂配方变化对反应趋势的影响，从而指导催化剂配方不断优化，降低催化剂消耗，提高聚合转化率和产品质量，同时可通过调整丁油浓度和丁二烯加水量等聚合参数来研究对聚合转化率和产品质量影响方向和影响程度，制订出适合自身装置特点的最优化工艺参数指标，达到提升产品质量，降低能耗物耗和生产成本，提升生产效益的目的。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、反应釜；21、己烷进料管线；22、丁二烯进料管线；23、铝镍进料管线；24、硼油进料管线；31、己烷流量仪；32、丁二烯流量仪；33、铝镍流量仪；34、硼油流量仪；41、顶部温度仪；42、中部温度仪；43、底部温度仪；44、进料温度仪；50、控制组件；60、搅拌组件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为了解决现有技术中的顺丁橡胶聚合反应转化率无法有效在线检测的问题，本实用新型提供了一种顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置。

如图1所示的一种顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置，包括反应釜10、多个流量仪、多个温度仪和控制组件50，反应釜10连接有多条进料管线；流量仪设置在进料管线上，且每条进料管线上均设置有至少一个流量仪，以检测进料管线的进料量；进料管线上以及反应釜10的不同高度位置处均设置有至少一个温度仪，以检测反应釜10的进料温度以及反应釜10不同高度位置的温度；控制组件50与各流量仪和各温度仪均电连接，并接收各流量仪和各温度仪检测得到的数值。

本实施例通过在进料管线上均设置有流量仪，从而能够对个进料管线的进料量均进行检测，并且在进料管线上以及反应釜10的不同高度位置设置的温度仪能够对进料温度和反应釜10各个位置的温度均进行检测，各流量仪检测到的各原料的进料量以及各温度仪检测到的各处温度均发送到控制组件50中，控制组件50即可根据检测到的流量、温度等多项参数，根据特定算法和数据库判定方法，转换成聚合反应首釜的转化率，从而实现聚合反应首釜转化率在线连续检测。上述设置方式具有以下优点：及时性，实现聚合转化率的在线实时检测和监控，数据更新频次精确到每秒；误差小，经标定测算首釜转化率误差≤1％，末釜最终转化率误差≤1.5％；投资小，无需设备高价采购，只需要在装置上增设流量、温度等常规测量仪表进行数据采集即可；故障率低，无需维护，保证长周期平稳运行；有利于催化剂配方及聚合反应参数优化，通过转化率的在线实时监控，可以及时反馈出原料质量变化或催化剂配方变化对反应趋势的影响，从而指导催化剂配方不断优化，降低催化剂消耗，提高聚合转化率和产品质量，同时可通过调整丁油浓度和丁二烯加水量等聚合参数来研究对聚合转化率和产品质量影响方向和影响程度，制订出适合自身装置特点的最优化工艺参数指标，达到提升产品质量，降低能耗物耗和生产成本，提升生产效益的目的。

顺丁橡胶聚合的转化率是指聚合工序进料丁二烯中转化成橡胶的丁二烯比例，转化率越高，说明聚合反应速度越快，单位时间内产品产量就越高。根据负荷和设备不同，顺丁橡胶聚合反应工序一般分为三釜连续聚合(单釜体积约30m³)和五釜连续聚合(单釜体积约12m³)。对于三釜连续聚合，一般控制聚合首釜转化率≤52％，中釜转化率≤25％，末釜转化率≤8％，末釜出料总转化率≤85％。一旦聚合转化率下降较大，会造成单位时间产量下降，能耗物耗急剧上升，回收单元因己烷中丁二烯含量过大而难以操作，回收丁二烯产量增加，与原料丁二烯掺混后影响聚合进料丁二烯质量和产品质量，因此将聚合转化率控制越高，能耗物耗下降越多，有利于提高企业效益。

正常生产中，一般通过调整聚合反应催化剂配方和丁油浓度等手段来调节聚合转化率和产品门尼质量，在保证产品质量合格前提下，尽量提高聚合转化率。而转化率的直观体现主要在聚合首釜进料温度与首釜中部温度的温差，温差越大说明首釜转化率越高，在三釜聚合工艺中，由于首釜转化率占52％，远超后两釜转化率之和的33％，因此只要首釜转化率达到设计要求，聚合总转化率也基本可达到设计的85％，反应较好时甚至可达到87％，因此本实施例主要是针对聚合反应首釜转化率的在线监测。当然，其也可以应用在后两釜转化率的在线监测上。

在本实施例中，顺丁橡胶聚合反应首釜的原料包括己烷、丁二烯、铝镍和硼油，因而所有进料管线包括己烷进料管线21、丁二烯进料管线22、铝镍进料管线23和硼油进料管线24。相应地，所有流量仪包括己烷流量仪31、丁二烯流量仪32、铝镍流量仪33和硼油流量仪34，且己烷流量仪31、丁二烯流量仪32、铝镍流量仪33和硼油流量仪34分别设置在己烷进料管线21、丁二烯进料管线22、铝镍进料管线23和硼油进料管线24上。这样各个流量仪分别对各个原料的进料量进行检测，并实时反馈至控制组件50中，实现控制组件50的实时处理得到实时转化率。

在本实施例中，顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置还包括搅拌组件60，搅拌组件60与控制组件50电连接，控制组件50能够接收搅拌组件60的搅拌电流和搅拌功率，配合进料量、进料温度以及反应釜10的温度等参数在控制组件50中转换成聚合反应首釜的转化率。

在本实施例中，反应釜10的底部开设有进料口，进料管线与进料口连通，各进料管线通过反应釜10底部的进料口向反应釜10内通入各种原料。并且至少两个进料管线的一部分汇集形成交汇段，交汇段与进料口连通，在交汇段上设置有一个温度仪。这样便于集中检测温度，同时也便于集中进料。

本实施例的控制组件50包括数据处理单元和显示装置，其中，数据处理单元接收流量仪和各温度仪检测得到的数值，并根据特定算法和数据库判定方法将检测到的数值处理转换成聚合反应首釜的转化率。显示装置可以是显示器等设备，其与数据处理单元电连接，数据处理单元接收到的数据以及处理后得到的转化率可以通过显示装置进行显示，以便操作人员根据转化率参数对聚合反应进行相应调整，实现聚合反应首釜转化率在线连续检测和显示功能。由于实际生产中大多数情况下聚合首釜夹套冷却盐水基本不投用，而后两釜夹套冷却盐水也不设置进出口温度测量仪表和流量仪表，因此本实施例更适合显示三釜和五釜聚合的首釜转化率，而聚合最终转化率可通过另一个经验数据模块的计算结果，直接显示在显示装置上。其中首釜转化率误差≤1％，末釜最终转化率误差≤1.5％。

本实施例的所有温度仪包括顶部温度仪41、中部温度仪42、底部温度仪43和进料温度仪44，顶部温度仪41、中部温度仪42和底部温度仪43分别设置在反应釜10的顶部、中部和底部，进料温度仪44设置在进料管线上，从而对反应釜10的顶部温度、中部温度和底部温度分别进行检测，从而配合进料量、进料温度等参数在控制组件50中转换成聚合反应首釜的转化率。

需要说明的是，上述实施例中的多个指的是至少两个。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

1、解决了现有技术中的顺丁橡胶聚合反应转化率无法有效在线检测的问题；

2、及时性，实现聚合转化率的在线实时检测和监控，数据更新频次精确到每秒；

3、误差小，经标定测算首釜转化率误差≤1％，末釜最终转化率误差≤1.5％；

4、投资小，无需设备高价采购，只需要在装置上增设流量、温度等常规测量仪表进行数据采集即可；

5、故障率低，无需维护，保证长周期平稳运行；

6、有利于催化剂配方及聚合反应参数优化。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置，其特征在于，包括：

反应釜(10)，所述反应釜(10)连接有多条进料管线；

多个流量仪，所述流量仪设置在所述进料管线上，且每条所述进料管线上均设置有至少一个所述流量仪，以检测所述进料管线的进料量；

多个温度仪，所述进料管线上以及所述反应釜(10)的不同高度位置处均设置有至少一个所述温度仪，以检测所述反应釜(10)的进料温度以及所述反应釜(10)不同高度位置的温度；

控制组件(50)，所述控制组件(50)与各所述流量仪和各所述温度仪均电连接，并接收各所述流量仪和各所述温度仪检测得到的数值。

2.根据权利要求1所述的顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置，其特征在于，所有所述进料管线包括己烷进料管线(21)、丁二烯进料管线(22)、铝镍进料管线(23)和硼油进料管线(24)。

3.根据权利要求2所述的顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置，其特征在于，所有所述流量仪包括己烷流量仪(31)、丁二烯流量仪(32)、铝镍流量仪(33)和硼油流量仪(34)，且所述己烷流量仪(31)、所述丁二烯流量仪(32)、所述铝镍流量仪(33)和所述硼油流量仪(34)分别设置在所述己烷进料管线(21)、所述丁二烯进料管线(22)、所述铝镍进料管线(23)和所述硼油进料管线(24)上。

4.根据权利要求1所述的顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置，其特征在于，所述顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置还包括搅拌组件(60)，所述搅拌组件(60)与所述控制组件(50)电连接，所述控制组件(50)能够接收所述搅拌组件(60)的搅拌电流和搅拌功率。

5.根据权利要求1所述的顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置，其特征在于，所述反应釜(10)的底部开设有进料口，所述进料管线与所述进料口连通。

6.根据权利要求5所述的顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置，其特征在于，至少两个所述进料管线的一部分汇集形成交汇段，所述交汇段与所述进料口连通。

7.根据权利要求6所述的顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置，其特征在于，所述交汇段上设置有所述温度仪。

8.根据权利要求1所述的顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置，其特征在于，所述控制组件(50)包括数据处理单元，所述数据处理单元接收所述流量仪和各所述温度仪检测得到的数值，并处理转换成聚合反应首釜的转化率。

9.根据权利要求8所述的顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置，其特征在于，所述控制组件(50)还包括显示装置，所述显示装置与所述数据处理单元电连接，并能够将所述数据处理单元接收到的数据和处理后得到的转化率进行显示。

10.根据权利要求1所述的顺丁橡胶聚合反应转化率在线检测装置，其特征在于，所有所述温度仪包括顶部温度仪(41)、中部温度仪(42)、底部温度仪(43)和进料温度仪(44)，所述顶部温度仪(41)、所述中部温度仪(42)和所述底部温度仪(43)分别设置在所述反应釜(10)的顶部、中部和底部，所述进料温度仪(44)设置在所述进料管线上。

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