CS197817B1

CS197817B1 - Process for controlling the heating of a batch reactor for suspension polymerization of vinyl chloride

Info

Publication number: CS197817B1
Application number: CS166778A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Hrazsky; Milan Vanko; Viliam Lednicky
Original assignee: Frantisek Hrazsky; Milan Vanko; Viliam Lednicky
Priority date: 1978-03-16
Filing date: 1978-03-16
Publication date: 1980-05-30

Abstract

Vynález sa týká riešenia ohřevu polymerizačnýoh autoklávov používaných pre suspenznú polymerizáoiu vinylchloridu, pričom rieši počiatočnú fázu ohřevu. Podstatou vynálezu je spdsob reguláoie ohřevu vsádzkového reaktora opatřeného vyhrievaoím okruhom s privodom priamej páry a deretvej podohladenej vody s viacparametriokou reguláoiou, pričom jeden osohitný regulačný obvod zabezpečuje konštantnú teplotu oirkulačnej vody v oirkulačnom okruhu počas prvej časti náběhu, druhý osohitný regulačný obvod zabezpečuje izotermioký priebeh prooesu po dosiahnut! žiadanej teploty polymerizačnej násady po skončení druhej časti náběhu, ktorý sa uskutočňuje tak, že osohitný třetí regulačný obvod riadi přívod priamej páry do oirkulačného okruhu pri vopred zvolenej teplote polymerizačnej násady v intervale 38 až 53 °C, pri teplote oirkulačnej vody v Intervale 7θ eí 95 °C.The invention relates to a solution for heating polymerization autoclaves used for suspension polymerization of vinyl chloride, while solving the initial heating phase. The essence of the invention is a method for regulating the heating of a batch reactor equipped with a heating circuit with a supply of direct steam and a third subcooled water with multi-parameter regulation, while one useful control circuit ensures a constant temperature of the circulating water in the circulating circuit during the first part of the start-up, the second useful control circuit ensures an isothermal process after reaching the desired temperature of the polymerization batch after the end of the second part of the start-up, which is carried out in such a way that the third useful control circuit controls the supply of direct steam to the circulating circuit at a pre-selected temperature of the polymerization batch in the interval 38 to 53 °C, at a temperature of the circulating water in the interval 7θ e 95 °C.

Description

Predmetom vynálezu Je riečenie ohřevu polymerizačnýoh autoklávov používanýoh pre suepenznú polymerizáoiu vinylchloridu, pričom vynález rieSi počiatočnú fázu ohřevu, ktorá umožňuje skrátenie náběhověj periody, ako aj lepSie zvládnutie teplotného režimu so súčasným pozitivnym dopadom aj na ekonomiku v ddsledku minimalizáoie spotřeby tepelnej energie.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a heating solution for polymerization autoclaves used for the self-drying polymerization of vinyl chloride, and the invention provides an initial heating phase that allows shortening the start-up period and better control of the temperature regime while having a positive impact on economics by minimizing heat consumption.

Suspenzná polymerizácia vinylchloridu vo veádZkovýoh reaktorooh pozostáva z troch hlavnýeh po sebe nasledujúoioh period:Suspension polymerization of vinyl chloride in a large reactor consists of three main consecutive periods:

- vyhrievanie násady na požadovaná teplotu polymerizáoie,- heating the batch to the desired polymerization temperature,

- polymerizáoia pri prísnyoh izotermických podmienkach,- polymerization under strict isothermal conditions,

- dokončenie polymerizáoie pri Speoifiokýoh teplotnýoh podmienkach.completion of the polymerization under specific temperature conditions.

Vyhrievanie a ohladenie reaktora sa uskutočňuje změnou teploty oirkulujúoej vody v pláčti reaktora pomooou privodov priamej páry a podohladenej čerstvaj vody. Prebytok vody odohádza z pláčťa oez přepad do vodného hospodářetva prevádzky.The heating and smoothing of the reactor is carried out by varying the temperature of the circulated water in the reactor shell by means of direct steam and undershot fresh water inlets. The excess water passes from the slice oez overflow into the water management plant.

Spdsob ohřevu polymerizačného reaktora pri vsádZkovej euepenznej polymerizáoii vinylchloridu významné ovplyvňuje vlastnosti vyrobeného polyméru, čo pri požiadavke rovnoměrněJ vysokej kvality produktu kladlo mimoriadne přísné požiadavky na reprodukovateTnosť priebehu ohřevu každéj polymerizačnej násady. Rovnako třeba rečpektovať požiadavku na čo najkratčiu vyhrievaoiu periodu z hladiska dosiahnutia maximálněJ výrobnosti reaktora i požiadavku súčasnej minimálnej spotřeby energie.The process of heating the polymerization reactor in the batch-wise polymerization of vinyl chloride significantly affects the properties of the polymer produced, which, with a requirement of uniformly high product quality, placed extremely stringent requirements on the reproducibility of the heating of each polymerization batch. It is also necessary to respect the requirement for the shortest possible heating period in terms of achieving maximum reactor production as well as the requirement of the current minimum energy consumption.

Doterajčie používané spósoby ohřevu, či už riadené ručně, poloautomaticky alebo úplné automaticky nespíňajú v plnej miere hoře uvedené požiadavky (Chemioal Engineering, August 5, 1974, s. 93-95) aj napriek tomu, že sú známe a popísané obecné prinoípy optimalizáoie ohřevu reaktora pre euspenznú polymerizáoiu vinylchloridu (Hydrooarbon Prooessing, June 1973, e. 97-100) i teoretické riečenie optimalizácie ohřevu priemyselného polymerizačného reaktora (5. sympózium Počítače v ohemiokom inžinierstve, 5.-9· 10. 1977, e. 685-689 zbomíka prednáčok).The methods of heating used so far, whether controlled manually, semi-automatically or fully, do not fully meet the above-mentioned requirements (Chemioal Engineering, August 5, 1974, pp. 93-95), although the general principles of optimizing reactor heating are known and described. for the vapor-phase polymerization of vinyl chloride (Hydrooarbon Prooessing, June 1973, e. 97-100) and the theoretical solution of heating optimization of an industrial polymerization reactor (5th Symposium Computers in Chemical Engineering, 5 -9 · 10 1977, e. 685-689). ).

Mevýhody doterajčíoh spósobov ohřevu spočívajú buá v dlhom a nereprodukovateXhom /The disadvantages of the current heating methods are either long and non-reproducible /

priebehu ohřevu pri ručnom a poloautornatiokom spdsobe ohřevu, alebo v tzv. prekmitnuti žiadanej teploty polymerizačnej násady pri rýehlejčíoh ohrevooh., zabezpečovaných úplné automaticky. To má nepriaznivý dopad nielen na kvalitu vyráběného produktu, ale aj na bezpečnost’ prevádzky, pretože sa zvySuje riziko z možnosti nekontrolovatelného zvýšenia tlaku v reaktore.heating during manual and semi-automatic heating methods, or in so-called heating. overshoot of the desired temperature of the polymerization batch during the quicker heating, provided completely automatically. This has an adverse effect not only on the quality of the product produced, but also on the safety of the plant, since the risk of uncontrolled pressure build-up in the reactor is increased.

Příčinou tohto stavu je, že v doteraz používaných spdsobooh ohřevu ohýba praktioky použitelný vzťah alebo údaj, podlá ktorého by sa ohřev násady dokončil jednoznačné podlá zadaného alebo předpokládaného priebehu.The cause of this state is that in the hitherto used heating methods, it bends a practically applicable relationship or indication according to which the heating of the shaft would be completed unambiguously according to a given or assumed course.

Skutočný priebeh ohřevu polymerizačnej násady je závislý od mnohýoh podmienok meniacioh ea od veádzky k vsádzke, Je například závislý od počiatočnej teploty násady, resp. včeobeone od počiatočných podmienok. Ďalej je závislý od skutočnýoh vlastnosti násady, od vonkajSioh podmienok a pomerov v energetickej sieti prevádzky a od kon197 817 štrukčnýoh oharekterietik reaktora, zahrúujúoieh aj proměnlivé podmienky preohodu tepla od vsédzky k vsádzke.The actual heating of the polymerization batch is dependent on a number of conditions varying from batch to batch. For example, it depends on the initial temperature of the batch or on the batch. včeobeone from initial conditions. Furthermore, it is dependent on the true characteristics of the batch, the external conditions and conditions in the power grid of the plant, and the reactor thermal design of the reactor, including variable heat transfer conditions from batch to batch.

Podl’a tohto vynálezu sa apčaob regulácie ohřevu veádzkováho reaktora pre suspenzná polymerizáoiu vinylohloridu, počae náběhováj periody, opatřeného vyhrievaoím okruhem a prívodom priamej páry a čeretvej podohladenej vody a viaoparametriokou roguláoiou, priáom jeden oeobitný regulačný obvod zabezpečuje konštantnú teplotu oirkulačnej vody v oirkulačnom okruhu počae prvej časti náběhu, druhý oeobitný regulačný obvod zabezpečuj izotermioký priebeh prooesu po doeiahnuti žiadanej teploty polymerizačnej náeady po skon fieni druhej časti náběhu uskutečňuje tak, že oeobitný třetí regulačný obvod riadi přívod priamej páry do oirkulačnáho okruhu pri vopred zvolenoj teplote polymerizačnej násady v rozmedzí teplčt 38 až 53 °C, e výhodou v rozmedzí ko až k7 °C, pri teplote oirkulačnej vody ^v roamodzí 70 až 95 °C, a výhodou v rozmedzí 85 až 95 °C.According to the present invention, the heating control of the vinyl reactor chloride polymerization slurry polymerization cycle during the start-up period is provided with a heating circuit and a supply of direct steam and fresh undercoated water via a multi-regulating circuit in a first temperature control circuit. part of the inlet, the second control circuit provides an isothermal progression of the process after reaching the desired temperature of the polymerization fluid after the end of the second inlet part, so that the control circuit directs the direct steam supply to the circulation circuit at a preset temperature of the polymerization chamber. ° C, preferably in the range of up to 7 ° C, at a circulating water temperature ^{in the} range of 70 to 95 ° C, and preferably in the range of 85 to 95 ° C.

VolT>a teploty jo závislá jednak na type používaného polymerizačnáho zariadenia a osobitne aa teplota volí aj e prihliadnutím k typu vyráběného produktu, pričom e prihliadnutím k uvedenému eú vo všotkýoh veádzkaoh vždy priradená jednoznačné hodnoty teplo ty prerušenia přívodu páry a teploty oirkulujúoej vyhrievaoeJ vody ^z uvedenýoh rozeahov vhodných teplčt.Vote> and the temperature did depend upon the type used polymerizačnáho has a particular and on the temperature chosen and much light on the type of products manufactured, the much light to that of the EU in všotkýoh veádzkaoh each assigned a unique value of heat of the interruption of the steam and the temperature oirkulujúoej vyhrievaoeJ ^water uvedenýoh range of suitable temperatures.

V priebehu ohřevu polymerizačnej násady existuje špeoifioká hodnota teploty podl’a daného typu vyrábanáho polyméru jednoznačné závislá od teplotnáho rozdielu medzi teplotou vyhrievaoej vody v plášti reaktora a žiadanou konečnou hodnotou teploty polymerizačnej násady, pričom táto teplota nie je závislá ani od počiatočnýoh podmienok, ani od množstva páry privádzanej na vyhrievanie a nezávisí ani od zmien v podmienkaoh preohodu tepla v priebehu ohřevu Jednotlivýoh veádzok v rozsahu.bežne ea vyskytujúoom pri euepenznej polymerlzáoii vinyohloridu. Spósob reguláoie ohřevu reaktora pre euepenzaú polymerizáoiu vinylohloridu podl’a vynálezu spočiva v tom, že oeobitný regulačný obvod prerušl přívod priamej páry do oirkulujúoej vyhrievaoej vody pri jednozaačnej dopředu zvolenej hodnotě teploty polymerizačnej náeady v romaedzi 38 až 53 °0, výhodou v rozmedzí ko až ký °C, podl’a typu vyrábanáho polyméru a pri teplote oirkulujúoej vyhrievaoej vody v romaedzi 70 až 95 °C, e výhodou v rozmedzí 85 až 95 °C, pričom špeoifIdkámu typu vyráběného produktu je vždy priradená jednosaiačaá hodnota teploty ukončenia přívodu páry z uvedenýoh rozeahov praoovnýoh teplčt podl’a výrobnej reoeptúry a stanovených teohnologiokýoh podmienok, pri ktorej pomocný oeobitný doplňujúoi regulačný obvod priradený k doteraz používaným regulačným obvodem na reguláoiu konštantnej teploty oixkulujúooj vyhrievaoej vody a konštantnej teploty po doeiahnuti žiadanej hodnoty teploty náeady automaticky riadi přívod priamej páry až do doby, keS aa vplyv pomooného regulačného obvodu automaticky alebo pri jednodudhom riešení ručně potlačí a reguláoiu teploty polymerlzáoie preberá regulačný obvod pre udržanie požadovanéj teploty polymerizáoie.During the heating of the polymerization batch, a specific temperature value according to the type of polymer produced is clearly dependent on the temperature difference between the temperature of the heated water in the reactor jacket and the desired final temperature of the polymerization batch, which temperature is independent of the initial conditions or the amount. the steam supplied to the heating and does not depend on the changes in the heat transfer conditions during heating of the individual feedstocks to the extent commonly encountered in the vapor-repellent polymerization of vinyl chloride. A method for regulating the heating of a vinyl chloride polymer polymerization reactor according to the invention is that the flexible control circuit has interrupted the supply of direct steam to the heated heating water at a single pre-selected polymerization temperature of between 0-53 ° C. ° C, depending on the type of polymer to be produced and at a temperature of circulating heated water in the range of 70 to 95 ° C, preferably in the range of 85 to 95 ° C, with a single value of the end temperature of the steam supply from the above ranges. Operating temperatures according to the production reoepture and set theological conditions under which the auxiliary auxiliary supplement the control circuit assigned to the constant temperature control circuit used hitherto, circulate the heating water and the constant temperature after the desired temperature has been reached. It automatically controls the direct steam supply until the effect of the auxiliary control circuit is automatically or in a simple solution manually suppressed and the control of the polymer temperature is taken over by the control circuit to maintain the desired polymerization temperature.

Výhody nového epčaobu ohřevu polymerizačnáho reaktora eú Jednoznačná. Nový epčeob reguláoie ohřevu zabezpečuje maximálně rýohly ohřev podl’a energetiokýoh možností pre197 817 vádzky, je nezávislý na počiatočnýoh podmienkach a pri rýohlyoh ohrevooh účinné zamedzuje prekmitnutie požadovanej teploty polymerizáoie. Dosahuje aa nim požhdovaná reprodukoia priebehov ohřevu pri ekrátení doby ohřevu a vylúčením neef ektívneho pridávania páry do vy** hrievajúoeho oirkulačného okruhu aa nový spčsob ohřevu uskutočňuje pri zníženej spotřeba energií. Ďalčou výhodou nového epčeobu ohřevu je l'ahká realizáoia dostupnou analogovou teohnlkou na etarčíoh prevádzkaoh e nlžčím etupňom automatizáoie i aplikáola pri rladení ohřevu riadiaoimi počítačmi.Advantages of the new eu polymerization reactor heating Unequivocal. The new heating control system provides maximum heating according to the energy options for 197 817 feeds, is independent of the initial conditions, and effective heating prevents the oversetting of the desired polymerization temperature. It achieves and requires the reproduction of heating processes by shortening the heating time and avoiding inefficient steam addition to the heating circulating circuit, and performs a new heating process with reduced energy consumption. Another advantage of the new heating process is the ease of realization of an available analogue machine for eternal operation in the lower stage of automation and application when controlling heating by control computers.

Základná zjednodnčená sohéma nového epčeobu regulácie ohřevu je atázomená na obrázku 1 ·The basic simplified diagram of the new heating control epoch is shown in Figure 1.

Polymerizačný reaktor 1, je opatřený pláčťom 2 a oirkulačným okruhem 2, do ktorého je přivedená priama para 4 a podohladená voda £. V prvej fáze ohřevu aa reguluje teplota oixkulujúoej vody pomooou vyeielača teploty 6 a regulátora 2 ovládajúoeho přívod páry do okruhu. Nový pomooný regulačný obvod, ktorý po doeiahnutí stanovanéj teploty blokuje přívod páry do oirkulačného okruhu pozoetáva z vyeielača teploty náeady 8 a regulátora £. Po skončení ohřevu preberá podl’a nastavenej žiadanej teploty polymerizáoie reguláoiu izotermiokej periody prooeeu regulačný obvod pozostávajúoi z vyeielača teploty polymerizáoie 10 a vyeielača teploty 6 v oirkulačnom okruhu £ a poměrového regulátora 11. ovládajúoeho přívod páry a podohladenej vody do okruhu.The polymerization reactor 1 is provided with a shroud 2 and an circulation circuit 2 to which direct steam 4 and undercooled water 6 are supplied. In the first heating phase a, it controls the temperature of the water to be circulated by means of the temperature transmitter 6 and the regulator 2 controlling the steam supply to the circuit. A new auxiliary control circuit, which, upon reaching a set temperature, blocks the steam supply to the circulation circuit from the temperature transmitter 8 and the controller 8. At the end of the heating, the polymerization is controlled according to the set temperature to the isothermal period of the process circuit consisting of a polymer temperature temperature transmitter 10 and a temperature transmitter 6 in the circulation circuit 6 and a ratio regulator 11 controlling the supply of steam and undercooled water to the circuit.

Doslahnuté výsledky novým epčeobom ohřevu dokumentujú nasledujúce příklady.The following examples illustrate the results achieved by the new heating process.

Příklad 1Example 1

Pre požadovaná maximálnu teplotu suepenznej polymerizáoie vinylchloridu 60 °C ea spčsobom eohématioky znázorněným na obrázku 1 reguluje ohřev polymerizačnej násady piatioh po eebe naeledujúoioh vsádzok od základného vyčietenia polymerizačného reaktora. Stanovená prepínaoia teplota je vo včetkýdh veázdkaoh 50 °C pri teplote oirkulujúoej vody 82 °C. Vo včetkýdh vsádzkaoh je přívod páry blokovaný po doeiahňutí 50 °C bez ohTadu na počiatočné podmienky a změnu podmienok přechodu tepla v dčaledku zanáčania stien reaktora nánosem polyméru. Změnu podmienok indikuje prepínaoia doba, ktorá u 1. veádZky jeO,9hau5. veádzky 1,1 h. Vo včetkýoh prípadoch ohřev je dokončený v stanoveno j době bez prekmitnutia teploty náeady a bez dohrievania polymerizačnej násady.For the desired maximum temperature of 60 ° C vinyl chloride polymerization, and by the eohematics shown in Figure 1, the heating of the polymerization batch controls the pellets following the batches from the basic purification of the polymerization reactor. The set switching temperature is in all runs at 50 ° C at circulating water temperature of 82 ° C. In all batches, the steam supply is blocked after reaching 50 ° C, regardless of the initial conditions and the change of heat transfer conditions in the polymer wall fouling. The change of the conditions is indicated by the switching time, which in the first row is 0.9ha5. hours 1.1 h. In all cases, the heating is completed within a specified period of time without overshooting the temperature of the batch and without heating the polymerization batch.

Příklad 2Example 2

Prs rovnaký typ produktu ako v příklade 1 ea popísaným epčeobom reguluje ohřev polymerizačnej náeady na teplotu 60 °C pri teplote oixkulujúoej vody 90 °C. Prepínaoia teplota pre včetky veádzky Je 46 °C. Přívod páry rovnako ako v příklade 1 je blokovaný vo včetkýOh prípadooh po dosiahnntí 46 °C. Vo včetkýoh prípadoch je ohřev dokončený bez prSkmltnutia žiadanej teploty a bez dodatočného prihrievania polymerizačnej násady. Doba ohřevu ea skraeuje o ooa 15 1» oproti ohřevu v příklade 1.The breast of the same type of product as in Example 1 e and the epceob described above regulates the heating of the polymerization batch to a temperature of 60 ° C at a circulating water temperature of 90 ° C. The temperature switch for all batches is 46 ° C. The steam supply as in Example 1 is blocked in all cases after reaching 46 ° C. In all cases, the heating is completed without swallowing the desired temperature and without additional heating of the polymerization batch. The heating time e1 is about 15% less than the heating in Example 1.

187 817187 817

Příklad 3Example 3

Pra odlidný typ vyrábaného produktu ja stanovená prapínaoia teplota 53 °C pri teploto oirkulujúoej vody 70 °C. Požadovaní teplota násady jo 60 °C. Pri týohto podmienkaoh ea osiková doba ohřevu znadna predlžuje a pri zhordanýoh pocfcniankaoh praOhodu tepla aa doslahnutia žiadanaj teploty noobido bez dodatečného ohrievania polymorizadnoj násady.The specific type of product to be produced is set at a temperature of 53 ° C at a circulating water temperature of 70 ° C. The required feed temperature is 60 ° C. Under these conditions and the aspen heating time, it is difficult to prolong the heat and to reach the desired temperature of the noobido without additional heating of the polymorphic feedstock.

Claims

4 187 817 Example 3 A temperature switch of 53 ° C is determined at a temperature of 70 ° C for a temperate type of manufactured product. The charge temperature required is 60 ° C. In this condition, the heating time and the heating temperature are easily extended and the desired temperature is not increased without the additional heating of the polymerization agent * PRSDMBT.

1. A method for regulating the heating of a reactor for euapensic polymerization of vinyl chloride according to the incipient period provided with a dyeing circuit and supplying direct steam and ventilated submerged water via a multi-detector control circuit, providing a constant temperature of the water in the oircladnon circuit of the upstream ramp. the second electrocontrol circuit delivers a therothermic course of the process to achieve the desired polymerization temperature after the second start-up date has been lowered, and in that the third control circuit controls the direct steam supply to the fluid circuit at a preselected temperature of the polymeric charge in the reactor. to about 33 ° C, preferably from about 40 ° C to about 47 ° C, at ambient temperature of from about 70 ° C to about 95 ° C, and preferably from about 85 ° C to about 95 ° C.

2. The method of heating control according to claim 1, wherein the influence of the enriched coated control circuit e is automatically reduced when the desired temperature of the polymeric charge or the temperature is reached before the desired polymerization temperature is reached, the temperature control added automatically it takes over the second regulating circuit for regulating the isothermal course of the polymerization. 1 drawing