DE2036205A1 - Verfahren zum Regeln der Temperatur und der Umsetzung in einem Polymerisations reaktor und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

"Verfahren zum Regeln der Temperatur und der Umsetzung in einem Polymerisationereaktor und Vorrichtung zur Durchführung dea Terfahrens.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nun Steuern der Temperatur und der Umsetzung oder Umwandlung bei Reaktoren zur kontinuierlichen Polymerisation, beispielsweise der Schüttelgefaßbauart, wo die Temperaturregelung durch Einwirken auf die thermischen Bedingungen der Reaktionsteilnehmer durchgeführt wird«

Es ist bekannt, daß die vorhandenen polymeren Lösungen meistens solche Viskositätscharakteristiken aufweisen, dad der indirekte Wärmeaustausch nicht wirksam wird, es

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sei denn» äußeret komplizierte und teuere Wäraeaustauscherf lächeil würden benutzt.

Der Ablauf der Polymerisationsreaktion zeichnet eich nicht nur durch die Umsetzung» Bändern auch durch das Molekulargewicht und die Polymerstruktur aus.

Die Viskosität hängt vom diesen drei Paktoren ab und kann daher nicht für die Umsetsungsmeseung ausgenutzt werden*

Messungen des Umsstaungs- odor Uaiwan&lungsgrades können mit IiaTboranalyee an entnommenen Proben durchgeführt werden, aufgrund der erforderlichen Zeit jedoch wären splohe Untersuchungen für eine kontinuierliche Steuerung nicht brauchbar*

Die -von einem Reglersystem für ein kompliziertes Verfahren wie das der Herstellung der Polymerisate, insbesondere der ßtereospeaifißchen Polymere, geforderten Leistungen bestehen m extremer Empfindlichkeit und schnellem Anspröchvermögen, insbesondere waa die Polyiaerisationstemperatur angeht. Die obengenannten Bedingungen sind insbesondere in Fällen erforderlich, wo, um ein Polymer hoher Qualität zu erhalten, die gewünschte Umwandlung in Reaktoren erreicht wird, die unter Gleichgewicht Bedingungen arbeiten, welche vom thermischen Standpunkt aus als instabil anzusehen sind.

Erfindungßgemäß soll nun ein RegelYerfahren für einen extrem empfindlichen und schnellen Eingriff vorgeschlagen werden, bei dem gleichzeitig das Vermögen einer schnellen Dämpfung der Systemsohwingungen uia die ßleichgewichtszu«» stände gewährleistet wird.

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Gegenstand der Erfindung ist auch, eine Vorrichtung, bei der die einseinen Elemente derart angeordnet sind, daß sie in der Lage sind, das genannte Verfahren auszuführen.

Das obengenannte Verfahren beruht auf der Berechnung der während der Polymerisationsreaktion erzeugten Warne, um eine schnelle Uavrandlunge- oder Umsetztuagsmessung zu erreichen.

Die erzeugte Wärme ist bei bekanntem System der Temperatur-(11. ff er eng zwischen Einlaß- und AualaS strömungen zugeordnet.

Ist ein gewünschter tTmwandlungsgrad im itaaktor bestimmt worden, so müssen die Verfahrenetemperaturen auf solchen Niveaus konstant gehalten werden, daß eine Wärmemenge wie die, die zur Verfügung steht, wenn die Umwandlung gleich der*gewünschten umwandlung ist, den TemperatairdiffereriZ zwischen den Reaktionsteiliiehmern und dem Bndprodukt ontsplcht, wenn der Durchsatz definiert ist.

Wach dem erfindungagemäßen Verfahren wird mit einem Teepera-•hurnachweis - Übertragungsgerät gearbeitet, welches «ich in Kontakt mit den in den Reaktor eintretenden oder aus diesem austretenden Reaktionsprodukten befindet.

Der übertragene Wert wird von einem Temperaturregler aufgenommen , der diesen Wert mit einem von außen kommenden vorgegebenen Wert vergleicht; aufgrund dieses Vergleiches erzeugt der Regler ein Signal für einen zweiten Temperaturregler, dem ebenfalls der Wert der Temperatur dee in den Reaktor ©intretenden Iiösungsmittel-Katalysatorgemisehee durch ein TCacaweis-übertragungsgerät zugeführt wird.

Nach Vergleich der empfangenen Daten erzeugt der zweite Regler

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BAD

ein auf eine Misohereinriehtung ©inwirkendes.Signal ₉ wobei die di© L5sungemitteletr6no feel unterschiedlichen SeBperatuvon mischend.© Miecaereijariolitiaag einen XiBeuageiiitteleteos tob ■ der gewünschten Temperatur erzeugt«

Das Ifachweis-Obertragun.

Eintritteleitung wird, erzeugt ein regler, welcher gebenen vergleicht.

fc Der Regler erzeugt ein auf ein Ventil wirkendes Signal₉ welches die Katalysatorstrbmung steuert»

Eine beiopielsweiee Ausflihrungsform der Erfindung soll nun anhand der beiliegend<?.n Figur alher erläutert werden,, in der folgende Regel«· und Moßelemente vorhanden sind«

weiche© la Eoat

TöDiperaturnachweis-ÜbertragungBgeräte" drei Temperaturregelgeräte
awai Burchsatzregelgeräte
ein Prozeßrechner.

Das Monotaere wird dureb. die Leitung 1 zugeführt,-Temperatur, und Durchsata bzw. StrH-iaungegeechwinäigkeit sind konstant.

Eine Leitung 3* über die der in LQsuneemlttel feei konstanter ZuBanimen8atsung aufgelöst® Eataljeator bei konstanter atur und variablem Durohaatss isugefthrt wird, eeiwie «ine Leitung 4» über die im wesentlichen äa® gesamte bei variabler Temperatur zugeführt wird» verbinä@a sich sur Leitung 2. Der Lueungsmitteldurchsatg durch die Leitut&gen 3 und 4 wird so gesteuert, daß sieh in d@r Leitung 2 ®ia konstanter Durchsats ergibt.

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Die Leitungen 1 und 2 münden in den Polymerisationsrealrtor 5$ in welchem die Temperatur und dei^s TJtawandlungegrad koastant gehalten-werden-müssen» Das fertige Produkt wird über die Leitung 6 ausgetragen* Das empfindliche Organ 7» das lsi Reaktor-5 oder in der Austragleitung 6 vorgesehen sein kann» mißt die Reakito.ttθtemperatur und überträgt'-sie an äen Hegler 8, der diesen. Temperaturwer-fe mit eimern gewünschten ¥©rt vergleicht, welcher sich durch die Regelleitung 9 variieren läßt* Das 'den Regler 8 verlassende Signal wird in legier 10 Eilt dem aus dem KTachweie-Übertragunselement 11 kotsi!@nd©tt Signal verglichen, wobei letzteres die Seraperatur- mist, mit der die Einspeisung in den Reaktor 5 aus der Leitung 2 erfolgt. Aufgrund solch eines Vergleichs wird das Regelsignal für den Mischwert 12 erhalten., wobei aa diesem fen» tll die beiden Lösiingsraittaletröffle von unterschiedlichen Wärmeniveaus über die Leitungen 13 und 14 ankommen^ Dieses "Ventil 12 steuert das Verhältnis der'Sarohsäta· in den Leitungen 13 und 14, so daß in der Leitung 2 der vom Regler 8 vorgegebene Temperaturwert aufrechterhalten wird.

Da die Strömung durch die Leitung 3 aus den unten genannten Gründen variabel ist, ist an der .Leitung 2 ein die Strömung oder den Durchsata messendes und regelndes Organ 15 angeord· net ; dieeee Gerät paßt über ein Steuerventil 16 die Strömung in der Leitung 4 den Durchsatzinderungen in der Leitung 3 an, so daß ein konstanter Durchsatss Ia der Leitung 2 sich einstellt.

V/la oben erwähnt, wird die vom Organ 11 gemessene !Temperatur der Wärmemenge zugeordnet, die Im Reaktor 5 erzeugt wird; damit ergibt sich eine Zuordnung zum gewünschten Umwandlungsgrad. Aus diesem Grunde wurde ein Regler 17 eingebaut, in welchem ein Vergleich zwischen dem das Meßgerät 11

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verlassenden Signal und
Bezugesign&l

Signal wird als

welches über um Hatil 2©

5 regelt.

Der Betrüge si gnal^wert la i©5? E©g@ll©itung IB 1st so dl© Dlffsrens gwiselisn ά<3Έ Semperatur ä&& Ιά ä&n

Lösungsmittels rand öüs? Temperatur dos

sprechend d©sa gewünschtea Umw@nälimgsw©rt eatwiekolt

Datier wird di®pj©s Besugssign©,! la lQil©tejag wünschten MeTt der Eaaktioast^mpeEatui¹;, leitung 9 eingeführt ^vnri© mai im Beaiehtm v/Unschtsn üawandlungswert ₉ ä@T öiircb. öi© loltmig i1 führt wurde j wobsl di©s$ Signal© la ä©r verarbeitet werden₉ velch© eatspreclieiid Beislöhiuag daa Signal erzeugt ₉ welches ämrato die H@gelleltung ΊΒ übertragen wird«

Das Ilogelvei'fate®!! nach 'der Erfindung toeanitat ©in© Eeila© empf Indlichez' Elemente _? Betätigungsgliedea? und Regler '-bsw Steuerglieder=. Letetere können beliebig mittels gesoaäertes» Analogeinhei'ben der Üblichen Bauart hergestellt ©ein oder können eusammengefaat in einem iÄ-Mn©»fs?oaeßreclmei? gofafit sein.

Das Regelverfahren nach der Erfinduag eraSglich-b tin® hängige Regelung der Reaktions temperatur'des Umwandlungsgradee und beide Regelungen werden durchgeführt, Indem in.wesentlichen auf die KatalysatoMuftths? eingewirkt wlrd₉ da unter. ■stationären Bedingungen die Temperatur in der Leitung 2 konstant ist und nur von den Werten abhängt,, di© mittel« der

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Regelleitung 9 und 21 eingeführt wurden,

Wird dia Regelung direkt und nur am I&talysatordurehsatz vorgenommen, so kommt die Antwort des Systeme im lalle eines .Reaktors in For» thermisch instabiler Bedingungen sum Aus« fettete, die nicht in der j&ags wären, dae Produkt innerhalb der gswttnschten Torschriften au halten.

Mit eiern aufgestellten Schema kann irgendeine Störung der Reaktionatemperatur schnell.kompensiert werden, selbst wenn der Reaktor unter thermisch' instabilen Bedingungen arbeiten muß. -

Dies wird möglich insbesondere durch den Regelring der durch die in Kaskade geschalteten Elemente 8 und 10 sich zusammeneetat.

Im.Hinblick auf eine knappe Darstellung wurde die Erfindung mir anhand einer einzigen Aueftthrungsform erläutert; alles für die Erfindung nicht als wesentlich Erachtete wurde fortgelassen.

Patentansprüche

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   (_1/ Verfahren zum Regeln der Proaeßtemperaturen und der Umwandlung oder der Umsetzung in einem Polymeriaationsreaktor untes: Regelung des Katalysatordurchsatzea und der Lösungemitt©!temperatur, dadurch gekennzeichnet₉

   - daß die Temperaturwerto der in den Reaktor eingeführten oder aus diesem austretenden Produkte mittale eines Fachwei.a-Übertragungsgerätes gemessen werden?

   - daß diese Werte an einen Temperaturregler übertragen werden, welcher die empfangenen Daten mit einem von außen eingegebenen Βθzugswert vergleicht und ein Signal an einen zweiten Regler überträgt;

   • daß der Temperaturwert des in den Reaktor eintretenden Lösungsmittel-Katalysatorstroms an diesen zweiten Temperatur« regler mittels eines Nachweis-Übertragungsgerätas übertragen wird;

   • daß in diesem zweiten Temperaturregler die beiden empfangenen Werte verglichen werden;

   - daß mittels dieses zweiten Temperaturreglers ein Regelsignal an eine Miseher©inrichtung übertragen wird, in welcher Lösungsmittelströme bei unterschiedlichen Temperaturen zusammenkommen und aus der eine Strömung mit der aufgezwungenen Temperatur austritt;

   - daß die Temperatur dieser Strömung einem dritten Temperaturregler mittels des Fachweis-Übertragungsgerätes, welches mit dem in den Bec&tor eintretenden Lösungsmittel-Katalysator« strom verbunden ist, übertragen wird;

   - daß mittels dieses dritten Reglers der durch das Nachweisübertragungsgerät übertragene Temperaturwert mit der Benugstemperatur verglichen wird, die für den in dtn Reaktor eintretenden Löaungsmittel-Katalysfttoratroa von außen vorgegeben

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   COPY

   wurde; und

   -daß durch den dritten Regler ein auf das Ventil einwirkendes Signal übertragen wird, welches die . trömung dea in den LösuriP^pe5-mittelstrom zum Reaktor eingeführten Katalysators regelt.
2. 2. Verfahren zum Regeln der Prossßtemperaturen land der Umwandlung bzw. Umsetzung in einem Polymeriaationaraaktor durch Regelung der Katalysatorströmung und der Lösungsmitteltemperatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Verarbeitungs-Programmiereinrichtung der Temperaturwert dea in den Reaktor eintretenden Lößungemittel-Katalyeatorstroms verarbeitet und programmiert wird, indem von außen an die Verarbeitungseinrichtung die gewünschten im Reaktor existierenden Werte für Umwandlung und Temperatur übertragen werden; und daß mittels dieser Verarbeitungs-Programmiereinrichtung der Temperaturwert des Lösungsmittels und das Katalysatorstroms an einen Temperaturregler übertragen wird, welcher auf das Ventil einwirkt, welches den Durchsatz des Katalysatorsstroms regelt.
3. 3. Verfahren zum Regeln der Verfahrenstemperaturen in einem Polymerisationsreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatz eines in den Reaktor eintretenden Lösungsmittel-Katalysatorgemisches mittels <\iner S^römungs- oder Durchsatzregeleinrichtung gemessen wirdj daß dieser gemessene Wert mit dem gewünschten Durchsatzwert durch diesen Regler verglichen wird; und daß durch diesen Regler ein Regelsignal an ein Ventil Übertragen wird, welches den Durchsatz oder die Strömung in der Lösungamittelleitung regelt,
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung dee Verfahrene nach eines der vorhergehenden Ansprüche zum Regeln der Verfahrtnetemperäturen

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   in einem Polymerisationsreaktor unter' zw©clojiäßiger der genannten Organe und G-erä'te.

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