Przedmiotem wynalazku jest sposób chlodzenia reaktora polimeryzacji, prowadzonej w zawiesi¬ nie lub roztworze, w którym chlodzenie naste¬ puje przez odparowanie jednej lub kilku cieczy zawartych w srodowisku dyspersyjnym lub roz¬ tworze, skroplenie par w chlodnicy zwrotnej, wprowadzenie skroplonych par do reaktora, jak równiez chlodzenie reaktora sterowanym obie¬ giem srodka chlodzacego.W technice polimeryzacji znany jest sposób od¬ prowadzania wytwarzanego ciepla przez sciany reaktora luib przez wbudowanie do reaktora wy¬ dajnych wymienników ciepla. Mozliwe jest rów¬ niez chlodzenie przy pomocy chlodnicy zwrotnej, przy czym moze ona pracowac sama lub w pola¬ czeniu z innymi urzadzeniami chlodniczymi.Wymienione powyzej przedsiewziecia zwiazane z chlodzeniem nie pozwalaja jednak w kazdym przypadku w dostatecznym stopniu uchwycic wy¬ stepujace w reaktorze wahania temperatur.Znany jest z opisu patentowego RFN nr 1 495 145, sposób, w którym przez regulacje szyibkosci kon¬ densacji w chlodnicy zwrotnej utrzymuje sie na stalym poziomie temperature polimeryzacji w rea¬ ktorze, przy czym zmiany stosunków kondensa¬ cji nastepuja na drodze regulacji, sterowanej przez temperature polimeryzacji w reaktorze.Temperatura wystepujaca wewnatrz reaktora slu¬ zy wiec jako parametr regulacji, na przyklad 20 25 przewaznie dla obiegu srodka chlodniczego chlod¬ nicy zwrotnej.Wada tego sposobu jest to, ze regulacja czesto nie pozwala dostatecznie szybko korygowac tem¬ peratury wewnatrz reaktora wedlug temperatury zadanej, zwlaszcza w przypadku duzych szairz polimeryzacji tj. jezeli pracuje sie w reaktorze o wielkiej pojemnosci rzedu 40^300 m8 dlatego, ze duza objetosc medium chlodzacego w chlodni¬ cy zwrotnej stanowi z punktu widzenia techniki regulacji uklad bezwladny.Równiez z ksiazki K. Tuszynski — Regulacja automatyczna w inzynierii chemicznej — str. 135—137 (wyd, WNT-Warszawa 1969) znane jest stosowanie temperatury jako wielkosci pomia¬ rowej do regulowania reakcji chemicznych jak równiez wykorzystanie czujników pomiarowych do olkr es;lenia temperatury.W publikacji tej sumarycznie podano przy¬ klady regulowania, a mianowicie: — regulacji temperatury przeplywajacego nad grzejnikiem powietrza, kierowanego do reaktora, przy czym wydajnosc grzejnika steruje sie tem¬ peratura gazów opuszczajacych reaktor; — oddzielnej regulacji kazdego etapu wieloeta¬ powego reaktora do alkilowania weglowodorów, przy czym kazdy etap posiada czujnik temperatu¬ ry, który reguluje doplyw materialu doprowa¬ dzanego do tego etapu; — regulacji doplywu wodoru do reaktora przy 1111013 wytwarzaniu plynnych paliw z wegla brunatnego w zaleznosci od temperatury panujacej w reakto¬ rze; | y. i , — regulacji reakcji dwóch doprowadzanych do reaktora strumieni materialów przez sterowanie stosunku przeplywu obu materialów wyjsciowych, przy czym w przypadku zmiany stezen w stru¬ mieniu produktów wyjsciowych, przeplyw jednego z nich sterowany jest dodatkowo przez tempera¬ ture produktu opuszczajacego reaktor.Wynika stad zadanie wynalezienia takiego spo¬ sobu regulacji, który pracowalby praktycznie bez opóznien.Przedimiotem wynalazku jest sposób chlodzenia reakcji polimeryzacji zwiazków prowadzonej w za¬ wiesinie wzglednie w roztworze, w którym odby¬ wa sie chlodizenie przez odparowanie jednej lufo kilku cieczy zawartych w zawiesinie lub roztwo¬ rze, kondensacja ich par w chlodnicy zwrotnej, zwrócenie kondensatu do reaktora, jak równiez chlodzenie chlodnicy zwrotnej przez sterowany przeplyw" srodka chlodzacego, polegajacy na tym, ze stosuje sie oddawane przy kondensacji ;losci ciepla jako parametr regulacyjny do regulacji doplywu srodka chlodzacego do chlodnicy zwrot¬ nej.Oddawana ilosc ciepla, cieplo kondensacji ko¬ reluje z temperatura srodka chlodzacego w chlod¬ nicy zwrotnej. Temperatura srodka chlodzacego nadaje sie zatem jako wielkosc regulacyjna. Ten rodzaj ujecia stosuje sie najkorzystniej.Sposób wedlug wynalazku moze byc stosowany powszechnie do reaktorów polimeryzacji zaopa¬ trzonych w chlodnice zwrotne.Duza elastycznosc sposobu- "wedlug wynalazku polega glównie na tyim, ze temperatura -srodka chlodzacego mierzona jest bezposrednio w plasz¬ czu chlodnicy zwrotnej, w zwiazku z czym ka¬ zdorazowe zmiany temperatury medium chlodza¬ cego wynikajace t poboru ciepla kondensacji praktycznie bez opóznien moga byc przekazywane do regulacji*.Stosowanie sposobu wedlug wynalazku pozwala w maksymalnie krótkim czasie*, rzedu \—?L mi¬ nut, ustawic wydajnosc chlodnicy zwrotnej na wartosc maksymalna, wzglednie minimalna, co umozliwia uchwycenie wahania temperatury wew¬ netrznej reaktora podczas przebiegu polimery¬ zacji i utrzymania zadanej temperatury na prak¬ tycznie stalym poziomie. Odchylenia wynosza za¬ zwyczaj mniej niz 0,2°C, a najwyzej 0,5^C.Srodek chlodzacy dla chlodnicy zwrotnej moze byc pobierany z obiegu cJhlodzacego plaszcza rea¬ ktora Ipatrz schemat). Moze on jednak równiez byc doprowadzony w postaci otwartego przeplywu.Regulacja nastepuje przewaznie przez dlawienie lub powiekszanie' przekroju doplywu.Sposób wedlug wynalazku nadaje sie równiez do reaktorów polimeryzacji, z których cieplo rea¬ kcji odprowadza sie zarówno droga chlodzenia plaszczowego jak i chlodzenia przez parowanie, wyposazonych w przynajmniej jeden czujnik po¬ miarowy temperatury srodka chlodniczego, umiesz¬ czony wewnatrz chlodnicy zwrotnej, którego da¬ ne pomiarowe poprzez regulator sluza do regu¬ lacji wydajnosci chlodzenia. 1101 4 Srodek chlodzacy w chlodnicy zwrotnej sluzy do schlodzenia wznoszacych sie par w przestrze- .ni kondensacyjnej chlodnicy zwrotnej.W zaleznosci od predkosci reakcji niezbedne 5 zmiany wydajnosci chlodzenia chlodnicy zwrot¬ nej osiaga sie przez zmiane ilosci srodka chlo¬ dzacego, doprowadzanej do chlodnicy zwrotnej.Oznacza to, ze przy wymaganym malym odpro¬ wadzeniu ciepla do plaszcza chlodnicy zwrotnej io wplywa jedynie niewielka ilosc srodka chlodza¬ cego o stalej zadanej temperaturze i stosunkowo szyibko po wplynieciu do plaszcza chlodnicy zwrotnej ulega ogrzaniu. W takim przypadku temperatury srodka chlodzacego w chlodnicy 15 zwrotnej w obszarach oddalonych od wlotu srod¬ ka chlodzacego nie ulegaja zadnym zimianom.Przy odpowiednio wiekszej wydajnosci chlodza¬ cej chlodnicy zwrotnej temperatury w plaszczu chlodnicy zwrotnej beda sie róznic w odpowied- 20 nio duzym zakresie.Do okreslenia ciepla kondensacji konieczna jest znajomosc profilu temperatur srodka chlodzacego w obrebie calego plaszcza chlodnicy zwrotnej.W tym celu na drodze przeplywu srodka chlodza- ^ cego w plaszczu chlodnicy zwrotnej umieszcza sie szereg czujników temperatury, których war¬ tosci pomiarowe usrednia sie do wyposrodkowanej wartosci, które jako sygnal przekazuje sie do re¬ gulatora. 30 Taka wyposrodkowana wartosc pomiarowa ko¬ reluje prawie liiniowo z iloscia ciepla oddawana przy kondensacji, jesli zmierzone wielkosci po¬ jedynczych wartosci pomiarowych wlaczone zo¬ stana do wyposrodkowanej wartosci pomiarowej. _ Takie pomiary wykonac mozna na przyklad przez rozmieszczenie czujników w okreslonych, doswiadczalnie dobranych, jdstepach w kierunku przeplywu srodka chlodzacego w plaszczu chlod¬ nicy zwrotnej.' Ola wyznaczenia wartosci sredniej temperatu¬ ry Tm okazalo sie szczególnie wygodnym usred¬ nienie pomiaru wartosci1 opornosci z czterech czuj^ ników oporowych (na przyklad Pt 100) RTs, Rt4, Rts, Rt6 (patrz rys. Fig. 2) wedlug równania (1) 45 (Rts + Rts) ' (Rt4 H~ Rtc) Rts ~r R-T4 ~r, Rts T Rt« Wyposrodkowania mozna równiez dokonac przy pomocy odpowiednich ukladów elektrycznych (lub pneumatycznych), które umozliwiaja ustalenie 50 ewentualnych zmian wartosci pomiarowych w po¬ jedynczych punktach pomiaru.Dla wyjasnienia wynalazku w glównych jego zarysach bez ograniczania jego zakresu, sluzy ry¬ sunek, którego figury przedstawiajai 55 Rysunek Fig. 1: schemat regulacyjny reaktora POW o pojemnosci 100 cm8.Rysunek Fig. 2: schemat polaczen do wypo-. srodkowania wartosci sredniej temperatury Tm.Wystepujacy na schemacie reaktor 1 jest w tym 60 przypadku kotlem do polimeryzacji PCW, którego plaszcz 2 polaczony jest z obiegiem srodka chlo¬ dzacego 3. Na poczatku polimeryzacji ustala sie na przyklad wartosc planowana temperatury Ts reguluatora 4, utrzymujacego temperature rea- 65 która Tt na 50°C. Poza tym mierzy sie tempera-111101 6 ture wody chlodzacej wplywajacej do plaszcza chlodzacego. Droga regulacji kaskadowej w zna¬ ny skadinad sposób, (na przyklad F. Piwinger Regelungstechnik fur praktiker-VDJ-Verlag Dus¬ seldorf 1966) przez regulator wiodacy 4 i wspo¬ magajacy 5 steruje sie doplywem wody i pary przez zawory 6 i 7.Dokladniej regulacja przebiega nastepujaco: gdy temperatura rzeczywista plaszcza T4 w regula^ torze wiodacym (4) rózni sie od temperatury za¬ lozonej Ts, to na regulator wspomagajacy (5) zadaje sie nowa temperature planowana, odpo¬ wiadajaca temperaturze rzeczywistej, temperatu¬ rze wody chlodzacej w plaszczu chlodnicy T2.Poniewaz jako wielkosc odniesienia bedzie jesz¬ cze stosowana temperatura T2 wody chlodzacej plaszcza mozliwe jest szybsze i dokladniejsze re¬ gulowanie niz gdyby wielkosc pomiarowa tylko wystepowala temperatura T\ reaktora. Pojemnosc chlodnicza plaszcza jest tak obliczona, ze przy pelnym przebiegu reakcji w reaktorze, temperatu¬ ra moze w nim dalej wzrastac. Przy przekroczeniu okreslonych i ustalonych granic temperatury, któ¬ ra na przyklad wynosi 5I°C, regulacje dalszego sprawnego chlodzenia przejmuje na siebie, uklad regulacyjny chlodnicy zwrotnej.Pomierzona temperature T± w reaktorze przej¬ muje regulator wiodacy 8 chlodnicy, ^zwrotnej, , zaplanowany na temperature Ts+lqC (na przy¬ klad 519C). Jezeli wartosc rzeczywista Tt róznic sie bedzie od wartosci planowanej regulatora wiodacego 8, to spowoduje to przestawienie war¬ tosci planowanej regulatora wspomagajacego 9.Doprowadzona do regulatora wspomagajacego wartosc rzeczywista Tm przejmuje przelacznik ko¬ rekcyjny 10, w którym nastepuje daleko idaca zaleznosc proporcjonalna miedzy zmiana wartosci rzeczywistej Tm i uzyskana sprawnoscia chlod¬ nicy zwrotnej. Podana do regulatora wspomaga¬ jacego wartosc temperatury steruje zaworami 11 i 12, a tym samyim odplywem wody chlodzacej 13, który stanowi zakonczenie plaszcza 15 chlodnicy zwrotnej 14.W przedstawionym przykladzie woda chlodzaca dla chlodnicy zwrotnej pobierana jest z plaszcza chlodzacego *eaktora. Poniewaz woda doplywowa z plaszcza reaktora posiada w zasadzie stala tem¬ perature np. 25°C i jest do dyspozycji w duzych ilosciach, mozna ta woda szybko zmieniac tem¬ perature plaszcza Chlodnicy zwrotnej. Odplyw wody chlodzacej 13 mozna jednak skierowac nie¬ zaleznie od krazenia w plaszczu, a wiec zarów¬ no jako przeplyw otwarty jak równiez jako uklad zamkniety.Obieg w plaszczu 2 pozostaje wobec tego pra¬ wie s1;a,ly i zalezny tylko od oporu przeplywu w chlodnicy zwrotnej.Sposóbb chlodzenia reaktora polimeryzacji pro¬ wadzonej w zawiesinie lub roztworze, w którym chlodzenie nastepuje przez odparowanie jednej lub kilku cieczy zawartych w zawiesinie lub roz¬ tworze, wykiroiplenie par w chlodnicy zwrotnej, wprowadzenie skropllin od reaktora i chlodze¬ nie chlodnicy zwrotnej regulowanym przeplywem czynnika chlodzacego wedlug wynalazku polega 10 na tym, ze stosuje sie cieplo oddawane podczas kondensacji jako parametr regulujacy doplywu srodka chlodzacego do chlodnicy zwrotnej, przy czym okreslenia, tego parametru regulacyjnego 5 stosuje sie jeden lub wiecej czujników umieszczo¬ nych wewnatrz chlodnicy zwrotnej na drodze przeplywu srodka chlodzacego, a wartosci przez nie mierzone poddaje sie usrednieniu i przeka¬ zuje siie je jako wartosci pomiarowe do ukladu regulatora.Wedlug wynalazku oflaresla sie wartosci tem¬ peratury Tm przez pomiary temperatur . srodka chlodzacego w plaszczu 15. W tym celu mozna okreslic temperature w pojedynczym punkcie 15 przyjmujac ja jako Tm. Mozna tez temperature Tm okreslic jako srednia temperature z wielu punktów pomiarowych. Na przyklad otrzymuje sie uklad — „matryce" z czterech wartosci tem¬ peratur T3, T4, T5, T6 (punkty pomiarowe wedlug ukladu wzrastajacego jak na rys. Fig. 1 z któ- 20 rych kazda mierzy sie oddzielnie. Gdy na przy¬ klad w dwóch nizej polozonych punktach pomia¬ rowych temperatury wyraznie i stale opadaja, a w dwóch wyzej polozonych sa w przyblizeniu stale, to mozna uzyskac srednlia wartosc tempe- 25 ratury z równania: Tm = -*- (2T3 + 2T4 + T5 + T6) o tk regulacji odpowiednia wartosc stanowi zmie- 30 rzona wedlug rysunku Fig. 2 opornosc tempera¬ turowa RTm okreslona wedlug nastepujacego rów-' nania: (Rts + Rts) ' (Rt4 + Rtg) RTm= " Rts r RT4 + Rts + RT6 35 Takie wyposrodikowanie mozna osiagnac sto¬ sownie do rys. Fig. 2 wprowadzajac do mierzenia temperatur równolegle zlacza co dwa opory pomia¬ rowe.Wartosc temperatury reaktora daje sie zimie- niac gruntownie w ciagu krótkiego czasu droga zmiany sprawnosci chlodzenia chlodnicy zwrotnej przez dane ukladu regulujacego i urzadzenia 8, 9, 10, 11 i 12 oraz przez stala obecnosc wody chlo¬ dzacej. Podgrzewanie chlodnicy zwrotnej z dosta- 45 teczna szybkoscia zapewnia cieplo kondensacji.Ilosc doplywajacej wody chlodzacej reguluje sie w zaleznosci od ilosci ciepla wytwarzanego w pro¬ cesie polimeryzacji. Nie jest do tego potrzebna ani goraca woda ani para do obnizenia wydaj¬ no nosci chlodzenia w celu podniesienia temperatury chlodnicy, poniewaz wydajnosc chlodzenia zmniej¬ sza siie z dostateczna szybkoscia dzieki cieplu ¦kondensacji.Ilosc punktów pomiarowych w chlodnicy zwrot- 55 nej moze byc zmieniana. Srednie wartosci pomia¬ rowe moga byc zmieniane podczas pomiarów, poszczególne czujniki mozna wlaczac lub wylaczac tak, aby umozliwic korekte sredniej temperatury Tm tak, aby doprowadzona do regulatora war- 60 tosc rzeczywista poprawiona Tm korr. byla jak najbardziej proporcjonalna, do sprawnosci dhlo- dzenia chlodnicy zwrotnej.Przyklad. W próbie sprawdzajacej ustawio¬ no w chlodnicy zwrotnej reaktora o pojemnosci 65 200 m3 wartosc zadana temperatury nizej o 0,5°C.7 Nastepstwem teigo byla zmiana wydajnosci chlo¬ dzenia po- osiagnieciu nowej temperatury zada¬ nej w ciagu oikolo 2 minut i wlaczenie prawie maksymalnej wyddajnosci chlodzenia, a po osia¬ gnieciu nowej zadanej temperatury, zmiana wy¬ dajnosci chlodzenia stosownie do wymaganej przy tej temperaturze. Przy podwyzszeniu temperatury zadanej o 0,5PC nastepuje dalsze zredukowanie wyidajnosci chlodzenia w ciagu dwóoh minut, a przez podgrzewanie wody chlodzacej w chlod¬ nicy zwrotnej spada prawie do zera. Po wyrów¬ naniu temperatury reaktora z ustalona tempe¬ ratura zadana powraca wydajnosc chlodzenia w reaktorze do normy.Doswiadczenia wykazaly ponadto mozliwosc kie¬ rowania polimeryzacja masy w reaktorze o pojem¬ nosci 200 m8 w granicach + 0,5°C w stosun¬ ku do temperatury mierzonej czujnikami.Okazalo sie równiez mozliwym osiagniecie nie¬ zwykle dokladnej jakosci regulacji, a szczególnie w duzych reaktorach. Ponadto ten rodzaj polaczen jest szczególnie niezawodny!, gdyz przy wstrzy¬ maniu doplywu wody chlodzacej z zewnatrz, wo¬ da znajdujaca sie w plaszczu reaktora na krótki czais zapewnia zaopatrzenie Chlodnicy zwrotnej.W przypadku niebezpieczenstwa mozna praktycz¬ nie doprowadzic bezzwlocznie duza ilosc zimnej wody do chlodnicy zwrotnej.Zastrzezenia patentowe 1. Sjposób chlodzenia reaktora polimeryzacji [prowadzonej w zawiesinie lub roztworze, w któ- ryjm chlodzenie nastepuje przez odparowanie jed- 101 8 nej lub wielu cieczy zawartych w zawiesinie luib roztworze, wykropienie par w chlodnicy zwrot¬ nej, wprowadzenie akroplin do reaktora i chlo¬ dzenie chlodnicy zwrotnej reguilowanyim przeply- 5 wam czynnika chlodzacego, znamienny tym, ze stosuje sie cieplo oddawane pcdczas kondensacji jako parametr regulacyjny doplywu srodka chlo¬ dzacego do chlodnicy zwrotnej, przy czym do okresdeniia tego parametru regulacyjnego stosuje 0 sie jeden lub wiecej czujników umieszczonych wewnatrz chlodnicy zwrotnej na drodze przeply¬ wu srodka chlodzacego, a wartosci przez nie mie¬ rzone poddaje sie Usrednieniu i przekazuje sfie. je jako wartosci pomiarowe do ukladu regula¬ tora. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze parametr regulacyjny okresla sie na podsta¬ wie pomiaru temperatury srodka chlodzacego w chlodnicy zwrotnej. 10 3. Sposclb wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie cztery czujniki temperatury rozmiesz¬ czone szeregowo w kierunku przeplywu czynnika chlodzacego w chlodnicy zwrotnej. 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze srednia wartosc pomiarowa z T8f T4, T5, T8 (w ko¬ lejnosci z kierunkiem przeplywu czynnika chlo¬ dzacego od jego wejscia) okresla sie na podstawie wartosci oporu Rts, Rt4, Rt5, Rt6- t0 5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze wartosc wyposrodkowanej temperatuury Tm poda¬ je sie do regulatora przez dodatkowe przelacze¬ nie jako wprost proporcjolalna do wydajnosci chlodzenia w chlodnicy zwrotnej.111 101 73 7j r0—0-i -0-1 T6 Fiq.2 PL