FI93462C - Säätömenetelmä olefiinien polymeroinnissa käytetyn reaktorin konsentraatioiden säätämiseksi - Google Patents

Description

93462 Säätömenetelmä oleflinien polymeroinnissa käytetyn reaktorin konsentraatioiden säätämiseksi Regleringsförfarande för regiering av koncentrationer i en reaktor använd vid polymerisering av olefiner 5

Keksinnön kohteena on säätömenetelmä olefiinien polymeroinnissa käytetyn reaktorin konsentraatioiden säätämiseksi.

10

Keksinnön eräänä yksityiskohtaisempana kohteena on säätömenetelmä poly-olefiinien polymeroinnissa käytetyn reaktorin vetykonsentraation säätämiseksi, jossa menetelmässä reaktoriin johdetaan ainakin monomeerivir-taus virtauslinjaa pitkin ja vetyvirtaus virtauslinjaa pitkin, ja jossa 15 menetelmässä monomeerin pitoisuussäädin ohjaa monomeerin virtaussäädin-tä monomeerin virtauksen säätämiseksi virtauslinjassa ja jossa menetelmässä vedyn ja monomeerin pitoisuussuhteen säädin ohjaa vedyn virtaus-säädintä vedyn virtauksen säätämiseksi virtauslinjassa.

20 Keksinnön toisena yksityiskohtaisempana kohteena on säätömenetelmä polyolefiinien polymeroinnissa käytetyn reaktorin komonomeerivirtauksen konsentraation säätämiseksi, jossa menetelmässä reaktoriin johdetaan ainakin monomeerivirtaus virtauslinjaa pitkin ja komonomeerivirtaus virtauslinjaa pitkin, ja jossa menetelmässä monomeerin pitoisuussäädin 25 ohjaa monomeerin virtaussäädintä monomeerin virtauksen säätämiseksi virtauslinjassa ja jossa menetelmässä komonomeerin ja monomeerin pitoisuussuhteen säädin ohjaa komonomeerin virtaussäädintä komonomeerin virtauksen säätämiseksi virtauslinjassa.

30 Olefiinien polymerointiin käytetyssä reaktorissa pyritään pitämään monomeerin, komonomeerin sekä vedyn konsentraatiot mahdollisimman tarkasti asetusarvossaan. Polymerointiprosessin ja analysaattoreiden viive on kuitenkin erittäin suuri (yleensä suuruusluokkaa 15-30 min), jonka johdosta tavanomaiset PID-tyyppiset säätimet (PID - proportional 35 integration derivation) eivät pysty riittävällä tarkkuudella vakioimaan konsentraatioita.

2 93462

Polymerointiprosessissa eteenillä on tunnetusti olennaisesti lyhyempi viipymäaika kuin vedyllä. Esimerkiksi loop-reaktorissa enemmän kuin 95 % eteenistä reagoi virratessaan reaktorin läpi, mutta ainoastaan yksi mooli vetyä yhtä moolia polymeeriä kohden reagoi. Tämän johdosta 5 suurin osa vedystä joutuu reagoimattomana reaktorin ulosvirtaukseen.

Eteenin konsentraation muutokset ovat hyvin nopeita verrattuna vedyn konsentraation muutoksiin flash-kaasussa johtuen eteenin lyhyemmästä vasteajasta. Tämä tarkoittaa sitä, että kun vedyn ja eteenin kon-10 sentraation suhde flash-kaasussa mitataan, mittaustulos vaihtelee merkittävästi johtuen suhteellisen pienistä, mutta erittäin nopeista vaihteluista eteenikonsentraatiossa. Tämä puolestaan tarkoittaa sitä, että vety/eteenikonsentraation säätäjän ulostulo myös heilahtelee ja tuloksena on huono vetyvirtauksen syötön säätö.

15

Tekniikan tasosta tunnetut säätömenetelmät vedyn ja eteenin konsentraa-tiosuhteen säätämiseksi eivät ole riittävän tyydyttäviä, vaan tuloksena on vety/eteeni-konsentraatiosuhteen liiallinen vaihtelu reaktorissa (tai flash-kaasussa). Tekniikan tason osalta viitataan esim. julkaisui-20 hin US-3,817,962 ja US-3,951,604, joissa on kuvattu säätösysteemi, jossa vedyn syöttövirtausta kompensoidaan muuttamalla inertin väliaineen virtausta säädön parantamiseksi. Tällainen säätösysteemi on kuitenkin osoittautunut epätyydyttäväksi.

25 Perinteisesti polymerointireaktorissa komonomeerin konsentraation suhdetta monomeerin konsentraatioon on säädetty analysoimalla komonomeeri-ja monomeeripitoisuudet ja lähettämällä mittaustulos komonomeerin syöt-tövirtauksen säätäjälle, kuten julkaisussa US-3,257,363 on esitetty. Kuitenkin ena. loop-reaktorissa komonomeerin vasteaika on 3-4 kertaa 30 pitempi kuin eteenin vasteaika. Johtuen tästä merkittävästä erosta eteenin konsentraatio reaktorissa vaihtelee suuremmalla frekvenssillä kuin komonomeerin konsentraatio ja aiheuttaa siten häiriötä komono-meeri/eteeni-konsentraatiosuhteen säätäjässä.

35 Keksinnön päämääränä on aikaansaada parannus nykyisin tunnettuihin konsentraatioiden säätömenetelmiin. Keksinnön yksityiskohtaisena pää- 3 93462 määränä on säätömenetelmä, jossa pienet, mutta nopeat vaihtelut mono-meerin esim. eteenin konsentraatiossa eivät vaikuta haitallisesti sää-tösysteemiin. Vielä eräänä keksinnön päämääränä on aikaansaada säätömenetelmä, joka soveltuu sekä nestefaasi- että kaasufaasi-polymerointi-5 reaktoreihin.

Keksinnön päämäärät saavutetaan säätömenetelmällä polyolefiinien poly-meroinnissa käytetyn reaktorin vetykonsentraation säätämiseksi, jossa menetelmässä reaktoriin johdetaan ainakin monomeerivirtaus virtauslin-10 jaa pitkin ja vetyvirtaus virtauslinjaa pitkin, ja jossa menetelmässä monomeerin pitoisuussäädin ohjaa monomeerin virtaussäädintä monomeerin virtauksen säätämiseksi virtauslinjassa ja jossa menetelmässä vedyn ja monomeerin pitoisuussuhteen säädin ohjaa vedyn virtaussäädintä vedyn virtauksen säätämiseksi virtauslinjassa, jolle on pääasiallisesti tun-15 nusomaista se, että vedyn ja monomeerin pitoisuussuhteen säätimen si-säänmenosignaali muodostetaan vetypitoisuuden mittaussignaalista, joka johdetaan linjaa pitkin ja monomeeripitoisuuden asetusarvosta, joka johdetaan linjaa pitkin, jolloin monomeerin konsentraation mittauksen korvaaminen monomeerin konsentraation asetusarvolla aikaansaa stabii-20 limman vety/monomeeri-konsentraatiosuhteen säädön.

Keksinnön päämäärät saavutetaan säätömenetelmällä polyolefiinien poly-meroinnissa käytetyn reaktorin komonomeerivirtauksen konsentraation säätämiseksi, jossa menetelmässä reaktoriin johdetaan ainakin monomee-25 rivirtaus virtauslinjaa pitkin ja komonomeerivirtaus virtauslinjaa pitkin, ja jossa menetelmässä monomeerin pitoisuussäädin ohjaa monomeerin virtaussäädintä monomeerin virtauksen säätämiseksi virtauslinjassa ja jossa menetelmässä komonomeerin ja monomeerin pitoisuussuhteen säädin ohjaa komonomeerin virtaussäädintä komonomeerin virtauksen säätämiseksi 30 virtauslinjassa, jolle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että komonomeerin ja monomeerin pitoisuussuhteen säätimen sisäänmenosignaali muodostetaan komonomeeripitoisuuden mittaussignaalista, joka johdetaan linjaa pitkin ja monomeeripitoisuuden asetusarvosta, joka johdetaan linjaa pitkin, jolloin monomeerin konsentraation mittauksen korvaaminen * 35 monomeerin konsentraation asetusarvolla aikaansaa stabiilimman komono- meeri/monome^ri-konsentraatiosuhteen säädön.

4 93462

Keksinnön mukaisessa säätömenetelmässä on oivallettu korvata monomee-rin, esim. eteenin konsentraation mittaus eteenin konsentraation ase· tusarvolla ja kompensoimalla vedyn virtaussäädin virtauksella, jolla on eniten merkitystä vedyn konsentraation säädön aikavakioon (loop-reakto-5 rin tapauksessa tämä virtaus on inertin väliaineen virtaus), jolloin aikaansaadaan paljon stabiilimpi vety/eteeni-konsentraatiosuhteen säätö. Johtuen eteenikonsentraation lyhyemmästä vasteajasta, on mahdollista pitää eteenikonsentraatio kapealla alueella asetusarvon ympärillä, jolloin pienet, mutta nopeat vaihtelut eteenin konsentraatiossa eivät 10 vaikuta vety/eteeni-konsentraatiosuhteen säätäjään, koska eteenin konsentraation asetusarvo on paljon stabiilimpi kuin eteenin konsentraation mitattu arvo.

Keksinnön mukaisessa säätömenetelmässä on vastaavasti oivallettu korva-15 ta eteenin konsentraation mittaus eteenin konsentraation asetusarvolla komonomeeri/eteeni-konsentraatiosuhteen säätäjässä, jolloin säätäjän ulostulon heilahdukset vähenevät merkittävästi. Eteenin lyhyemmästä vasteajasta johtuen konsentraatiota voidaan säätää kapealla alueella asetusarvon ympärillä, jolloin korvaamalla eteenin konsentraation mit-20 taus eteenin konsentraation asetusarvolla aikaansaadaan säätömenetelmä, joka ei synnytä mitään merkittävää eroa komonomeeri/eteeni-konsentraa-tiosuhteessa.

Paras säätötulos voidaan saavuttaa, jos komonomeeri/eteeni-konsentraa-25 tion säätäjän ulostulosignaali komonomeerin syöttövirtauksen säätäjälle kompensoidaan eteenin syöttövirtauksella (tämä vastaa tuotantonopeutta ja täten komonomeerin kulutusta). Koska merkittävä määrä komonomeeriä (n. 40-50 %) jää reagoimatta, mainittu signaali voidaan myös kompensoida syöttövirtauksella, jolla on suurin vaikutus reagoimattoman komono-30 meerin vasteaikaan syöttönopeuden suhteen (loop-reaktorin tapauksessa tämä virtaus on inertin väliaineen syöttövirtaus).

Keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuviossa esitettyyn keksinnön erääseen edulliseen suoritusmuo-35 toon, johon keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.

5 93462

Kuvio 1 esittää olefiinien polymerointia prosessikaaviona sovellettuna eteenin polymerointiin.

Kuviossa 1 olefiinien polymeroinnissa käytettyä loop-reaktoria on mer-5 kitty yleisesti viitenumerolla 10. Loop-reaktoriin 10 johtaa eteenin virtauslinja 11, komonomeerin (hekseeni, 4-metyylipenteeni, buteeni yms.) virtauslinja 12, vedyn virtauslinja 13 ja väliaineen (propaani, isobutaani) virtauslinja 14.

10 Eteenipitoisuuden mittaussignaali tulee linjaa 15 pitkin eteenin pitoi-suussäätimelle 17. Eteenipitoisuuden asetusarvo tulee linjaa 16 pitkin eteenin pitoisuussäätimelle 17. Eteenin pitoisuussäätimen 17 ulostulo johdetaan linjaa 18 pitkin asetusarvoksi eteenin virtaussäätimelle 19. Eteenivirtauksen mittaussignaali johdetaan linjaa 20 myöten eteenin 15 virtaussäätimelle 19. Eteenin virtaussäädin 19 ohjaa toimilaitetta 22, joka vaikuttaa eteenin virtaukseen virtauslinjassa 11.

Komonomeerin pitoisuuden mittaussignaali johdetaan linjaa 23 pitkin ja vastaavasti eteenipitoisuuden asetusarvo linjaa 24 pitkin jako-operaat-20 toriin 25. Jako-operaattorin 25 ulostulo, ts. komonomeeripitoisuUden mittaussignaalin ja eteenipitoisuuden asetusarvon suhde johdetaan linjaa 26 pitkin komonomeerin ja eteenin pitoisuussuhteen säätimelle 27. Komonomeerin ja eteenin pitoisuussuhteen asetusarvo johdetaan linjaa 28 pitkin komonomeerin ja eteenin pitoisuussuhteen säätimelle 27. Komono-25 meerin ja eteenin pitoisuussuhteen säätimen 27 ulostulo, ts. komono-meeri/eteenivirtauksen massasuhde johdetaan linjaa 29 pitkin kerto-operaattorille 30. Eteenivirtauksen mittausarvo johdetaan myös linjaa 21 pitkin kerto-operaattorille 30. Kerto-operaattorin 30 ulostulo, ts. komonomeerivirtauksen asetusarvo johdetaan linjaa 31 pitkin komonomee-30 rin virtaussäätimelle 32. Komonomeerin virtausmittaussignaali johdetaan linjaa 33 myöten komonomeerin virtaussäätimelle 32. Komonomeerin vir-taussäätimen 32 ulostulo ohjaa toimilaitetta 34, joka vaikuttaa komonomeerin virtaukseen virtauslinjassa 12.

35 Vetypitoisuuden mittaussignaali johdetaan linjaa 35 pitkin ja vastaavasti eteenipitoisuuden asetusarvo linjaa 36 pitkin jako-operaattorille 6 93462 37. Jako-operaattorin 37 ulostulo, ts. vetypitoisuuden mittaussignaalin ja eteenipitoisuuden asetusarvon suhde johdetaan linjaa 38 pitkin vedyn ja eteenin pitoisuussuhteen säätimelle 39. Vedyn ja eteenin pitoisuus-suhteen asetusarvo johdetaan linjaa 40 pitkin vedyn ja eteenin pi-5 toisuussuhteen säätimelle 39. Vedyn ja eteenin pitoisuussuhteen säätimen 39 ulostulo, ts. vety/eteenivirtauksen massasuhde johdetaan linjaa 41 pitkin kerto-operaattorille 42. Väliainevirtauksen mittausarvo johdetaan myös linjaa 47 pitkin kerto-operaattorille 42. Kerto-operaattorin 42 ulostulo, ts. vetyvirtauksen asetusarvo johdetaan lin- 10 jaa 43 pitkin vedyn virtaussäätimelle 44. Vedyn virtausmittaussignaali johdetaan linjaa 45 pitkin vedyn virtaussäätimelle 44. Vedyn virtaus-säätimen 44 ulostulo ohjaa toimilaitetta 46, joka vaikuttaa vedyn virtaukseen virtauslinjassa 13.

15 Väliainevirtauksen mittaussignaali johdetaan linjaa 47 pitkin väliaine-virtauksen säätimelle 48. Väliainevirtauksen asetusarvo johdetaan linjaa 49 pitkin väliainevirtauksen säätimelle 48. Väliainevirtauksen säätimen 48 ulostulo ohjaa toimilaitetta 50, joka vaikuttaa väliaineen virtaukseen virtauslinjassa 14.

20

Claims (4)

7 93462

1. Säätömenetelmä polyolefiinien polymeroinnissa käytetyn reaktorin (10) vetykonsentraation säätämiseksi, jossa menetelmässä reaktoriin 5 (10) johdetaan ainakin monomeerivirtaus virtauslinjaa (11) pitkin ja vetyvirtaus virtauslinjaa (13) pitkin, ja jossa menetelmässä monomeerin pitoisuussäädin (17) ohjaa monomeerin virtaussäädintä (19) monomeerin virtauksen säätämiseksi virtauslinjassa (11) ja jossa menetelmässä vedyn ja monomeerin pitoisuussuhteen säädin (39) ohjaa vedyn virtaus-10 säädintä (44) vedyn virtauksen säätämiseksi virtauslinjassa (13), tunnettu siitä, että vedyn ja monomeerin pitoisuussuhteen säätimen (39) sisäänmenosignaali muodostetaan vetypitoisuuden mittaussignaalista, joka johdetaan linjaa (35) pitkin ja monomeeripitoisuuden asetusarvosta, joka johdetaan linjaa (36) pitkin, jolloin monomeerin 15 konsentraation mittauksen korvaaminen monomeerin konsentraation ase-tusarvolla aikaansaa stabiilimman vety/-monomeeri-konsentraatiosuhteen säädön.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säätömenetelmä, tunnettu 20 siitä, että väliainevirtauksen mittaussignaali johdetaan linjaa (47,43) pitkin vedyn virtaussäätimelle (44) *edyn virtaussäätimen (44) kompensoimiseksi virtauksella, jolla on eniten merkitystä vedyn konsentraation säädön aikavakioon, jolloin aikaansaadaan stabiilimpi vety/monomee-ri-konsentraatiosuhteen säätö. 25

3. Säätömenetelmä polyolefiinien polymeroinnissa käytetyn reaktorin (10) komonomeerikonsentraation säätämiseksi, jossa menetelmässä reaktoriin (10) johdetaan ainakin monomeerivirtaus virtauslinjaa (11) pitkin ja komonomeerivirtaus virtauslinjaa (12) pitkin, ja jossa menetelmässä 30 monomeerin pitoisuussäädin (17) ohjaa monomeerin virtaussäädintä (19) monomeerin virtauksen säätämiseksi virtauslinjassa (11) ja jossa menetelmässä komonomeerin ja monomeerin pitoisuussuhteen säädin (27) ohjaa komonomeerin virtaussäädintä (32) komonomeerin virtauksen säätämiseksi virtauslinjassa (12), tunnettu siitä, että komonomeerin ja 35 monomeerin pitoisuussuhteen säätimen (27) sisäänmenosignaali muodostetaan komonomeeripitoisuuden mittaussignaalista, joka johdetaan linjaa 8 93462 (23) pitkin ja monomeeripitoisuuden asetusarvosta, joka johdetaan linjaa (24) pitkin, jolloin monomeerin konsentraation mittauksen korvaaminen monomeerin konsentraation asetusarvolla aikaansaa stabiilimman komonomeeri/monomeeri-konsentraatiosuhteen säädön. 5

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen säätömenetelmä, tunnettu siitä, että monomeerivirtauksen mittaussignaali johdetaan linjaa ¢20,21,31) pitkin komonomeerin virtaussäätimelle (32) kompensoimaan komonomeerin ja monomeerin pitoisuussuhteen säätimen (27) ulostulosig-10 naalia linjaa (29,31) pitkin komonomeerin virtaussäätimelle (32). 9 93462