SU1289870A1 - Способ управлени непрерывным процессом растворной анионной полимеризации бутадиена - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способу управлени  процессом растворной анионной полимеризации бутадиена. Способ позвол ет повысить точность регулировани  в зкости полимера (снизить разброс в динамической в зкости полимера с 6-14 до 7-9 П). Управление процессом осуществл ют следующим образом: вначале замер ют в зкость и температуру полимеризата на выходе из каждого полимеризатора, рассчитывают по полученным данным в зкость полимера, сравнивают ее с заданным значением и измен ют скорость подачи мономера и/;ши температуру полимеризации у каждом полимеризаторе в соответствии о. зависимостью 29.32- -23,86- rROK /rLiBu 0,37t+0,795V,,, где П - заданна  динамическа  в зкость полимера при 20°С, П; КОК / /fbiBuJ - мол рное соотношение алкок- сидй кали  и литийбутила в каталитическом комплексе: t - температура полимеризации , . С; Vj, - приведенна  скорость подачи бутадиена в полимеризатор . 1 ил. 1 табл. (Л

Description

Изобретение относитс  к управлению производственным процессом растворной полимеризации бутадиена по анионному механизму с передачей цепи на алкшт- замещенные бензолы и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности регулировани  в зкости полимера.

На чертеже представлена блок-схема системы управлени , реализующей предлагаемый способ.

Особенност ми процесса анионной толимеризации с передачей цепи на растворитель - алкилзамещенный бензол (толуол, ксилол) в присутствии катализатора ZiBu, модифицированного алк- оксидом кали  (ROK),  вл етс  то, что в процессе получени  низкомолекул рных полимеров одновременно проход т несколько реакций: инициирование, рос цепи, передача цепи на растворитель с образованием нового активного центра и инициирование новым активным центром.

Перва  и четверта  реакции проход т с высокой скоростью и практически не оказывают вли ни  на процесс, существенное вли ние на вторую и третью реакции оказывает температура полимеризации , соотношение компонентов инициатора и количество мономеров, приход щеес  на моль активного лити  в зоне полимеризации. В услови х непрерывного процесса полимеризации последний фактор определ етс  скоростью Vj, подачи мономеров.М, отнесенной к общему количеству активного Li в реакционной зоне

V - М п H-C HqLil- мин

Воздейству  технологическими пара- метрами на процесс полимеризации (изменением соотношени  компонентов катализатора и скорости подачи мономера в реакщюнную зону) можно измен ть скорости роста и передачи цепи и получать полимеры с заданной молекул рной массой и динамической в зкостью. Последн    вл етс  одним из основных показателей полимера, определ ющих области его применени . Однако динамическа  в зкость полимера может быть определана лишь спуст  3-4 ч после отбора пробы (отмывка, сушка полимера , термостатирование, анализ).

JO

}5

20

25

45

30

35

40

50

Найденные зависимости позвол ют оперативно определ ть по в зкости полимеризата при температуре полимеризации и известной концентрахщи полимера динамическую в зкость полимера . Измерение в зкости полимеризата осуществл ют на выходе из каждого полимеризатора при практически iOO%- ной конверсии мономеров. Таким образом , в каждый момент имеют информацию о в зкости полимера на вькоде из каждого аппарата.

Изменение температуры полимеризации и скорости подачи мономеров в реакционную зону не однозначно вли ет на в зкостные характеристики полимеров: повьш1ение температуры полимеризации при стабилизированной подаче компонентов катализатора и скорости подачи мономеров приводит к получению полимеров с более низкой молекул рной массой и в зкостью; увеличение скоро- сти подачи мономеров в зону реакции при посто нной подаче компонентов катализатора и посто нной температуре способствует увеличению молекул рной массы полибутадиена и в зкости полимера .

При осуществлении процесса подача компонентов инициатора производитс  лишь в первый по ходу полимеризатор, а подача шихты в каждый из последующих аппаратов. Высока  в зкость процесса обеспечивает практически 100%- ную конверсию мономеров на выходе из каждого полимеризатора, поэтому, измер   в зкость полимеризата после каждого полимеризатора, получают информацию о в зкости образовавшегос  полимера в каждом полимеризаторе.

При промьшшенной реализации процесса получени  низкомолекул рного полибутадиена в св зи с наличием в полимеризационной шихте примесей, частично дезактивирующих инициатор, отклонени ми дозировки реагентов и температуры процесса в зкость полимера может отличатьс  от заданной. гТоэтому необходимо производить корректировку технологических параметров, котора  позволит получать полимеры с заданной в зкостью.

45

Система управлени , реализующа   предлагаемый способ, включает полимеризаторы I, II и III, смесители а,S,,, датчики и регул торы расходов алкоксида кали  (1 и 2) и алкил- замещенного бензола с катализатором

LiBu (3 и 4), бутадиена (5 и 6), толуола (7 и 8), шихты (9 и 10, 11 и 12, 13 и 14), датчики и регул торы температуры полимеризата после I полимеризатора 15 и 16, II полимериза- f тора - 17 и 18, III полимеризатора - 19 и 20, задатчики 21,22,23 температуры , вискозиметры 24,25,26, вычислительное устройство 27.

Исходные продукты процесса полиме- О и полимеризатор III. ризации (бутадиен, толуол), подготов- Содержание бутадиена ленные в соответствии с требовани ми анионной полимеризации, охлажденные до заданной температуры (-12i5°C) непрерывно подают дл  приготовлени  шихты в смеситель. Бутадиен в виде раствора в толуоле (40-45 мас.%) подаетс  через соответствующий смеситель в каждый полимеризатор. На выходе из каждого полимеризатора измер ют 20 температуру и в зкость полимеризата, концентрацию полимера, учитыва  100%- ную конверсию мономера, принимают равной концентрации мономера в шихте

три потока. Первый поток смеситель S , туда же по ты катализатора - н-бути оксид кали . Шихта вмест вавшимс  каталитическим поступает в первый по хо затор I, Второй поток ши в смеситель Ь и затем во меризатор II, третий - в

40 мас.%, скорость подачи в полимеризатор I - 4001 полимеризатор II - 25012 -5 полимеризатрр III - 180i пература во всех полимериз

25

Отношение компонентов ROK / H-BuLi 0,4,

На выходе из каждого п ра замер ют температуру п датчиков 15,17 и 19 и в з меризата вискозиметрами 2

Полученные .данные пост вычислительное устройство оцениваетс  в зкость поли каждом полимеризаторе сог симости

25

Подставл   значени  параметров про цесса (температура, в зкость полимеризата , концентраци  полимера в поли- меризате) в формулу

1п( 1прe ,..|ff,)-3,2

Полученные .данные поступают на вычислительное устройство 27, где оцениваетс  в зкость полимеризата в каждом полимеризаторе согласно зависимости

30

1п(,

1,025.п С-2,78

5.73 1680 .

+е )-з,2

. 1,0251п С-2,78 определ ют в зкость образовавшегос  Полученные значени  динамической пблибутадиена в каждом полимеризато- в зкости полимера сравнивают с задан- ре и в случае ее отклонени  от задан- «« динамической в зкостью и в слу- ной корректируют следующие параметры: 5 чае отклонений провод т корректировку подачи хладагента в рубашку соответствующего полимеризатора и (или) скорости подачи мономера в реакционную зону изменением работы регул тоскорость подачи бутадиена при стабилизированной подаче компонентов катализатора и регулируемой подаче хлад- ,агента в рубашку полимеризатора дл  поддержани  заданной температуры; температуру полимеризации расходом хладагента в рубашку полимеризатора при стабилизированной подаче компонентов катализатора и скорости подачи бутадиена в полимеризатор; скорость подачи бутадиена и температуру полимеризации расходом хладагента в рубашку полимеризатора при посто нной подаче компонентов катализатора в соответствии с зависимостью

29,32-23,86Гкок

Н-С, «.

-0,37t+

,Г5иЫ

+0,795У„,

Пример. Очищенные ;И осушенные бу-55 тадиен и толуол, охлажденные до (-10°С) + (-15 с), подают в безобъемный смеситель а дл  приготовлени  углеводородной шихты. Затем шихту дел т на

и полимеризатор III. Содержание бутадиена

три потока. Первый поток поступает в смеситель S , туда же подают компоненты катализатора - н-бутиллитнй и алк- оксид кали . Шихта вместе с образовавшимс  каталитическим комплексом поступает в первый по ходу полимеризатор I, Второй поток шихты поступает в смеситель Ь и затем во второй полимеризатор II, третий - в смеситель

в шихте

40 мас.%, скорость подачи бутадиена в полимеризатор I - 400120 кг/ч, в полимеризатор II - 250120 кг/ч и в полимеризатрр III - 180i20 кг/ч. Температура во всех полимеризаторах 75i5 c,

О и полимеризатор III. Содержание бутадиена 20

25

Отношение компонентов инициатора ROK / H-BuLi 0,4,

На выходе из каждого полимеризатора замер ют температуру при помощи датчиков 15,17 и 19 и в зкость полимеризата вискозиметрами 24 - 26,

Полученные .данные поступают на вычислительное устройство 27, где оцениваетс  в зкость полимеризата в каждом полимеризаторе согласно зависимости

30

1п(,

5.73 1680 .

+е )-з,2

. 1,0251п С-2,78 Полученные значени  динамическо в зкости полимера сравнивают с зад «« динамической в зкостью и в слу 5 чае отклонений провод т корректиро

. 1,0251п С-2,78 Полученные значени  динамической в зкости полимера сравнивают с задан- «« динамической в зкостью и в слу- чае отклонений провод т корректировку подачи хладагента в рубашку соответствующего полимеризатора и (или) скорости подачи мономера в реакционную зону изменением работы регул торов 16,18,20 температуры и (или) регул торов 10,12,14 расхода.

Если в зкость/полимера больше заданной , снижают скорость подачи мономера на полимеризацию и (или) снкжа ОТ расход хладагента в рубашку полимеризатора; если ниже заданной, повышают расход хладагента и (или) повьш1ают скорость подачи.

Величину необходимых изменений определ ют из уравнени  регрессии, св зывающего значение динамической в зкости образующегос  полимера с технологическими параметрами проесса:

,32-23,8б|-г-1г-0,37й +

LiBuJ 0,795V.

Оптимиэахщ  параметров процесса достигаетс  минимизации изменений температуры и скорости подачи, что позвол ет сократить статическую и динамическую ошибки регулировани .

Применение такой системы регулировани  позволило снизить разброс в динамической в зкости синтезируемого полимера с 6-14 до 7-9 П и исключить, образование некондиционного полимера. IПоказатели процесса приведены в таблице. ;

°С

9,64 9,8 11,25

395

236

186

7,71 7,49 8,87

.

оь , а.

2898706

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ управлени  непрерывным процессом растворной анионной полимери- зации бутадиена, проводимым в батарее последовательно установленных полимеризаторов , путем изменени  расхода реагентов в зависимости от в зкости полимера, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности регулировани  в зкости полимера, замер ют температуру и в зкость полиме- ризата на выходе из каждого полимеризатора , рассчитывают в зкость полимера по формуле

   г „ . б;тз 1680

   (О

   . 5

   , 5; 73

   +е -е )-3,2.

   20

   25

   30

   .2. . 273.t i-1,025 n С - 2,78

   где 1 - динамическа  в зкость полимера при 20°С, П; - динамическа  в зкость полимеризата , П;

   t - температура полимеризата,С; С - концентраци  полимера на выходе из полимеризатора, мас.%, сравнивают ее с заданным значением и измен ют скорость подачи мономера и/ /или температуру полимеризации в каждом полимеризаторе п соответствии с зависим стью

   f 29,32-23,86 ,37t +

   -н 0,795V,,

   где - динамическа  в зкость полимера при 20°С, П;

   35

   мол рное соотношение алкок- сида кали  и литийбутила в каталитическом комплексе; t - температура полимеризации С; V - приведенна  скорость подачи бутадиена в полимеризатор, моль бутадиена / моль лити  х X мин.

   r

   ВНИИПИ Заказ 7869/24 Тираж 460 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4