Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫДЕЛЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАУЧУКА
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫДЕЛЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАУЧУКА

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫДЕЛЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАУЧУКА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к способам управления технологическим процессом в производстве синтетического каучука типа СКИ, СКД и может также быть использовано в других производствах в химической и нефтехимической промышленности. Для повышения качества каучука и снижения энергозатрат в процессе выделения каучука водной дегазацией стабилизируют расходы полимеризата, воды, пара, определяют размеры дегазируемой крошки. Для получения заданных параметров процесса производят предварительное эмульгирование полимеризата водой в специальном смесителе и регулируют размеры дегазируемой крошки дополнительной подачей циркуляционной воды в крошкообразователь. Проверка способа в промышленных условиях показала, что повышается однородность крошки каучука по фракционному составу. Кроме того, перегрев полимеризата производится в одной фазе (жидкость-жидкость), что уменьшает сопротивление при транспортировке эмульсии полимеризата и уменьшает вибрацию арматуры и подводящих трубопроводов к агрегатам выделения, а также способствует экономии пара при выделении каучука и уменьшению количества углеводородов, выбрасываемых в окружающую среду. 2 ил., 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2106683
Класс(ы) патента: G05D27/00, C08C2/06
Номер заявки: 96123584/09
Дата подачи заявки: 16.12.1996
Дата публикации: 10.03.1998
Заявитель(и): Акционерное общество "Нижнекамскнефтехим"
Автор(ы): Хайруллов Д.Н.; Болдырев А.П.; Курочкин Л.М.; Зайдуллин А.А.; Авдеев В.Н.; Новиков А.А.
Патентообладатель(и): Акционерное общество "Нижнекамскнефтехим"
Описание изобретения: Изобретение относится к способам управления технологическими процессами выделения синтетического каучука водной дегазацией и может быть использовано в производстве синтетического каучука типа СКИ, СКД и других производств в химической и нефтехимической промышленности.
Известен способ управления процессом выделения синтетического каучука водной дегазацией, проводимым в агрегатах крошкообразования (перегреватели и крошкообразователи), и выделения путем стабилизации соотношения расходов полимеризата и циркуляционной воды; стабилизации расхода пульпы каучука на агрегаты выделения и измерения показателя pH пульпы каучука. При отклонении показателя pH изменяют расход пара в агрегаты крошкообразования. (Авт. свид. N 1006442, кл. С 08 C 2/06, 1983).
Недостатком указанного способа является недостаточно высокое качество получаемого каучука, т. к. не учитывается размер частиц дегазируемого каучука, увеличивается расход пара на 1 т каучука при его дополнительной подаче.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ управления процессом водной дегазации изопренового каучука путем измерения температуры дегазации, давления паровой фазы, размеров частиц дегазируемого каучука с коррекцией соотношения расходов пар - полимеризат и дозировки антиагломератора в зависимости от заданного значения размеров крошки каучука. (Авт. свид. N 1772793, кл. G 05 D 27/09 1992).
Недостатком указанного способа является недостаточно высокое качество дегазации и каучука из-за большой неоднородности образующей крошки каучука и перерасхода пара при крошкообразовании.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества каучука и снижение энергозатрат на 1 т каучука.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе управления процессом выделения синтетического каучука водной дегазацией, проводимой в смесителе, крошкообразователе и дегазаторе путем стабилизации расхода полимеризата, пара и циркуляционной воды, измерения размера дегазируемой крошки каучука, полимеризат предварительно смешивают с циркуляционной водой в смесителе, направляют полученную эмульсию полимеризата в крошкообразователь и дегазатор, отбирают пробу пульпы каучука из дегазатора и при отклонении диаметра частиц крошки каучука от заданного значения корректируют расход циркуляционной воды в крошкообразователь, причем при увеличении диаметра частиц крошки каучука расход циркуляционной воды увеличивают и наоборот, при этом полимеризат в смеситель подают в 3 отверстия, расположенные радиально по окружности трубопровода смесителя под углом 120o.
Совокупность новых приемов управления в сочетании с известными придает предлагаемому способу новые свойства, обеспечивая повышение качества каучука и снижение энергозатрат на 1 т каучука за счет повышения однородности крошки каучука при эмульгировании полимеризата циркуляционной водой. Это позволяет судить о соответствии предложенного технического решения критерию изобретения.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема управления процессом выделения синтетического каучука в производстве полиизопрена. На фиг. 2 дан разрез смесителя по сечению А - А.
Полимеризат по трем отверстиям и циркуляционную воду подают в инжекторный смеситель 1, где образуется эмульсия полимеризата, которая поступает в крошкообразователь 2, куда подается пар, а также циркуляционная вода. С выхода крошкообразователя 2 пульпа каучука поступает в дегазатор 3, через верх которого отгоняются пары растворителя, а пульпа каучука с низа дегазатора насосом откачивается на агрегаты выделения.
Управление процессом осуществляется при помощи контура регулирования расхода циркуляционной воды, состоящего из датчика расхода 4; регулятора 5; клапана 6; датчика расхода полимеризата 7, контура регулирования расхода пара, состоящего из датчика расхода 8; регулятора 9; клапана 10. Кроме того, в систему входит устройство отбора проб пульпы каучука с датчиком размера крошки каучука 11 (при отсутствии датчика размер крошки определяется лабораторным методом), клапан 12 на линии подачи циркуляционной воды в крошкообразователь для регулирования диаметра частиц крошки каучука и ЭВМ 13.
Исследование процесса дегазации каучука показало, что полимеризат перед дегазацией необходимо смешивать с циркуляционной водой для образования эмульсии полимеризата и получения однородной крошки каучука по своему фракционному составу.
Перегрев полимеризата производится при этом в одной фазе (жидкость - жидкость), что способствует уменьшению сопротивления при транспортировке эмульсии полимеризата через крошкообразователь и уменьшению вибрации арматуры и подводящих трубопроводов.
Кроме того, сокращается расход пара при образовании крошки каучука на границе раздела фаз эмульсии полимеризата (газовая фаза - из углеводородов и жидкая фаза - из пульпы каучука в воде). Подача циркуляционной воды в крошкообразователь влияет на диаметр и однородность крошки каучука. В рабочем диапазоне эта зависимость носит линейный характер (с увеличением диаметра частиц крошки каучука расход циркуляционной воды увеличивают).
Управление процессом выделения каучука осуществляют ЭВМ 13 следующим образом:
1) по информации датчиков 4 и 7 расхода циркуляционной воды и полимеризата определяют текущие значения расхода полимеризата (Gпол и циркуляционной воды Gц.в.)в смесителе 1 и по заданному соотношению расходов полимеризата и циркуляционной воды Dзадпол-ц.в. рассчитывают регулирующие воздействия на расход циркуляционной воды
Gзадц.в.= Gзадпол · Dпол-ц.в. (1) .
Сигнал, пропорциональный вычисленному значению расхода циркуляционной воды, выдают на регулятор 5 и клапан 6 на линии подачи воды в смеситель,
2) по информации с датчиков 7 и 8 расхода полимеризата и пара определяют текущие значения расхода полимеризата в смеситель 1 и пара (Gп) в крошкообразователь 2 и по заданному соотношению расхода полимеризата и пара Dпол-пар рассчитывают управляющее воздействие на расход пара
Gзадпар = Gзадпол × Dпол-пар (2) .
Сигнал, пропорциональный вычисленному значению расхода пара, выдают на регулятор 9 и клапан 10 на линии подачи пара в крошкообразователь 2. На выходе дегазатора 3 отбирают пробу пульпы каучука и определяют по информации датчика 11 размеры диаметра частиц крошки каучука dк сравнивают с заданным значением диаметра крошки dзкад и при отклонении его от заданного значения Δd = dк- dзкад формируют величину заданного соотношения расхода полимеризата и циркуляционной воды Dпол-ц.в. в зависимости от полученного отклонения, например, по типовому ПИ-закону регулирования.

где
a1, a2 - константы;
t - время интегрирования.
При увеличении размеров диаметра крошки dк против заданного значения расхода циркуляционной воды Gзадц.в. увеличивают, а при уменьшении диаметра крошки расход воды уменьшают. Таким образом, эмульгируя полимеризат и регулируя размер крошки водой, повышают эффективность процесса выделения синтетического каучука. При этом улучшается однородность каучука (фракционный состав крошки d = 6-8 мм значительно увеличивается). Возрастает пористость и удельная поверхность крошки каучука, что благоприятно сказывается на последующих стадиях производства каучука.
Увеличивается производительность агрегатов выделения, уменьшается количество остаточных углеводородов, выбрасываемых в атмосферу, достигается экономия энергоресурсов (пара, электроэнергии).
Экспериментальная проверка способа управления в промышленных условиях, проведенная в III кв. 1996 г. в цехе дегазации и выделения синтетического каучука в АО "Нижнекамскнефтехим", показала его эффективность и полезность.
Ниже приводится численный пример реализации предлагаемого способа и таблица достигнутых показателей производства каучука.
Пример. Исходные данные:
1. Заданное соотношение расхода полимеризата и циркуляционной воды

2. Заданное соотношение расхода полимеризата и пара

3. Заданное среднее значение диаметра крошки
dзкад = 7 мм.
При внесении возмущений по нагрузке (уменьшении) изменились параметры процесса выделения.
Для поддержания заданного значения соотношений вз1ад, , вз2ад и dзакрд с помощью ЭВМ 13 осуществляют следующие действия:
1. Определяют по информации датчика 7 расход полимеризата Gпол = 15 т/ч.
2. Определяют по информации датчика 4 расход циркуляционной воды Gв = 40 т/ч.
3. Определяют текущее соотношение расхода полимеризата (в1) и циркуляционной воды

4. Сравнивают текущее соотношение в1 с вз1ад
в1 = 2,66 > вз1ад = 2,0,
т. к. оно отличается от заданного, то пропорционально уменьшают расход циркуляционной воды

где
к1 = 15,15.
Величину корректировки Gв = -10 т/ч отрабатывают с помощью регулятора 5 и клапана 6 на линии подачи воды в смеситель 1 и приводят соотношение в1 к заданному значению вз1ад .
5. Определяют по информации датчика 8 расход пара Gп = 7 т/ч.
6. Определяют текущее соотношение расхода полимеризата и пара в2

7. Сравнивают текущее соотношение в2 с вз2ад
в1 = 0,46 > вз2ад = 0,3,
т. к. оно отличается от заданного, то пропорционально уменьшают расход пара

где
к = 28,12.
Величину корректировки Gп = -4,5 т/ч отрабатывают с помощью регулятора 9 и клапана 10 на линии подачи пара в крошкообразователь 2 и приводят соотношение в1 к заданному значению вз1ад.
8. Определяют по информации датчика 11 (либо путем отбора пробы пульпы каучука лабораторным методом) средний размер диаметра крошки dк = 12.
9. Сравнивают текущее значение диаметра крошки каучука dк с dзкад
dк = 12>dзкад = 7,
т. к. оно отличается от заданного, то пропорционально изменению среднего диаметра крошки d корректируют величину заданного соотношения расхода полимеризата и циркуляционной воды
в1 = к3d = -0,04 (7 - 12),
где
к3 = -0,04;
в1 = 0,2.
10. Определяют скорректированное заданное значение соотношения расхода полимеризата циркуляционной воды
вс1кор = вз1ад1= 2,0(+0,2) = 2,2.
11. Определяют управляющее воздействие на расход циркуляционной воды
Gзвад = вс1кор · Gпол = 2,2·15 = 33 т/ч.
Величину Gзвад = 33 т/ч выдают с ЭВМ 13 и на клапан 12 на линии подачи воды в крошкообразователь 2 для приведения среднего диаметра крошки к заданному значению dзкад
Формула изобретения: Способ управления процессом выделения синтетического каучука водной дегазацией, проводимой в смесителе, крошкообразователе и дегазаторе путем стабилизации расходов полимеризата, циркуляционной воды, пара и измерения размера дегазируемой крошки каучука, отличающийся тем, что полимиризат предварительно смешивают с циркуляционной водой в смесителе, направляют полученную эмульсию полимеризата в крошкообразователь и дегазатор, отбирают пробу пульпы каучука из дегазатора и при отклонении диаметра частиц крошки каучука от заданного значения корректируют расход циркуляционной воды в крошкообразователь, причем при увеличении диаметра частиц крошки каучука расход циркуляционной воды увеличивают и наоборот, при этом полимеризат в смеситель подают в три отверстия, расположенные радиально по окружности трубопровода смесителя под углом 120o.