Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ КОНТРОЛЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПАРАМЕТРОВ В ПРОЦЕССАХ РАСТВОРНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ДИЕНОВ
СПОСОБ КОНТРОЛЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПАРАМЕТРОВ В ПРОЦЕССАХ РАСТВОРНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ДИЕНОВ

СПОСОБ КОНТРОЛЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПАРАМЕТРОВ В ПРОЦЕССАХ РАСТВОРНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ДИЕНОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Способ применим в области контроля качественных параметров в процессах полимеризации в растворе, средневязкостного молекулярного веса и полидисперсности. При проведении процесса измеряют концентрацию полимера в реакторе полимеризации, температуру исследуемой среды, перепады давлений на двух участках технологических трубопроводов разного диаметра, соединенных параллельно, плотность исследуемой среды в трубопроводах и расходы в каждый участок соответственно с последующей математической обработкой полученной информации по формулам



где Mv - средневязкостный молекулярный вес;
Кп - коэффициент полидисперсности;
Q1, Q2 - расходы исследуемой среды в первый и второй участки соответственно;
ΔP1, ΔP2 - перепады давлений на первом и втором участках соответственно;
L1, L2 - длины соответственно первого и второго участков;
R1, R2 - радиусы соответственно первого и второго участков;
Rтек - текущий радиус трубопровода;
Rтр - конструктивный радиус;
ρп, ρи.с., ρ - плотности полимера, измеряемой среды и среды на линейном участке трубопровода соответственно;
Сп - концентрация полимера в реакторе;
Т - температура среды;
R - универсальная газовая постоянная.
Достигается повышение точности определения средневязкостного молекулярного веса и коэффициента полидисперсности при непрерывном проведении синтеза полимера. 1 ил.
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: 2131887
Класс(ы) патента: C08F2/04, G05D27/00
Номер заявки: 97120768/04
Дата подачи заявки: 15.12.1997
Дата публикации: 20.06.1999
Заявитель(и): Воронежская государственная технологическая академия
Автор(ы): Битюков В.К.; Тихомиров С.Г.; Хвостов А.А.
Патентообладатель(и): Воронежская государственная технологическая академия
Описание изобретения: Изобретение относится к промышленности синтетического каучука, а именно к области контроля качественных параметров в процессах полимеризации в растворе, средневязкостного молекулярного веса и полидисперсности.
Большинство из известных методов оценки средних молекулярных масс, таких как осмометрия, криоскопия и т.п., относятся к лабораторным. Из-за соизмеримости длительности цикла-анализа со временем полного конвертирования мономера, эти методы не нашли широкого применения в условиях промышленного производства каучуков.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является метод непрерывного измерения качественных параметров в процессах растворной полимеризации диенов: средневязкостного молекулярного веса и коэффициента полидисперсности (авт. св. СССР N 1741113, Бюл. N 22, публ. от 15.06.92), который заключается в одновременном измерении концентрации полимера в реакторе, активной мощности, затрачиваемой на перемешивание реакционной массы, перепада давления и плотности среды на линейном участке трубопровода, соединяющего соседние реакторы, и расчете по измеренным величинам средневязкостного молекулярного веса и коэффициента полидисперсности полимера.
Недостатком данного способа контроля является наличие погрешности измерения качественных параметров вследствие приращения конверсии мономера в объеме аппарата, так как измерение активной мощности, затрачиваемой на перемещение, связано со свойствами среды по всему объему аппарата в среднем, а потеря давления на линейном участке трубопровода характеризует свойства среды по крайней мере на выходе из аппарата. Так как объем промышленных реакторов полимеризации довольно велик (16 м3 и более), это приводит к снижению точности измерений, полученных данным способом.
Техническая задача - повышение точности определения средневязкостного молекулярного веса и коэффициента полидисперсности непрерывно в ходе синтеза полимера.
Поставленная задача достигается тем, что одновременно измеряется концентрация полимера в реакторе полимеризации, температура исследуемой среды, перепады давлений на двух участках технологического трубопровода, соединенных параллельно и имеющих разный диаметр, плотности исследуемой среды в трубопроводах и расходы исследуемой среды в каждый участок соответственно. В последующем полученную информацию обрабатывают по формулам



где Mv - средневязкостный молекулярный вес;
Kп - коэффициент полидисперсности;
Q1, Q2 - расходы исследуемой среды в первый и второй участки соответственно;
ΔP1, ΔP2 - перепады давлений на первом и втором участках соответственно;
L1, L2 - длины соответственно первого и второго участков;
R1, R2 - радиусы соответственно первого и второго участков;
Rтек - текущий радиус трубопровода;
Rтр - конструктивный радиус;
ρп, ρи.с., ρ - плотности полимера, измеряемой среды и среды на линейном участке трубопровода соответственно;
T - температура среды;
R - универсальная газовая постоянная.
Этим самым исключается влияние прироста конверсии мономера в объеме реактора и как следствие повышается точность измерения средневязкостного молекулярного веса и коэффициента полидисперсности.
Сущность предлагаемого способа контроля заключается в том, что изменение полидисперсности полимера, растворенного в смеси мономера и растворителя сопровождается изменением характера течения смеси в объеме трубопровода. При этом будет изменяться перепад давления на линейных участках трубопроводов, соединяющих соседние реакторы, в зависимости от измеряемых величин, геометрических размеров трубопровода и расхода среды через сечение трубопровода. Изменения характера течения на участках трубопровода из-за изменения коэффициента полидисперсности происходят таким образом, что с использованием замера расходов в линейные участки трубопровода, перепадов давления на этих участках, концентрации полимера в растворе и его температуры представляется возможным вычислить по полученным формулам коэффициент полидисперсности и более точно рассчитать средневязкостный молекулярный вес. Для введения поправок в расчетные формулы на ошибки, связанные с адгезией полимера на стенки трубопровода, предложено использовать значения плотностей среды в объеме трубопровода.
На чертеже показана схема, реализующая предлагаемый способ. На чертеже обозначены: 1 - линия подачи шихты; 2 - 1-й реактор; 3 - вычислительное устройство; 4 - линия подачи катализатора; 5 - перемешивающее устройство первого реактора; 6 - система охлаждения первого реактора; 7 - технологический трубопровод, соединяющий первый и второй реакторы; 8 - 2-й реактор; 9 - перемешивающее устройство второго реактора; 10 - система охлаждения второго реактора; 11 - датчик температуры реакционной среды; 17 - датчик плотности реакционной среды в первом участке трубопровода; 14 - датчик расхода реакционной среды в первый участок трубопровода; 18 - датчик плотности реакционной среды во втором участке трубопровода; 13 - датчик расхода реакционной среды во второй участок трубопровода; 15 - система измерения перепада давления на первом участке трубопровода; 16 - система измерения перепада давления на втором участке трубопровода; 12 - датчик концентрации полимера; 19 - участок 1 технологического трубопровода; 20 - участок 2 технологического трубопровода.
В реактор 2 по линии подачи 1 подают исходную жидкую среду и каталитический комплекс 4. Реактор 2 снабжен перемешивающим устройством 5 и системой охлаждения 6. В результате смешения углеводородной шихты и катализатора в реакторе 2 протекает реакция полимеризации, в результате которой часть мономера превращается в полимер. Смесь полимера и растворителя через технологический трубопровод 7 поступает из реактора 2 в реактор 8, который также снабжен перемешивающим устройством 9 и системой охлаждения 10. В реакторе 8 протекает дальнейшее конвертирование мономера. В реакторе 8 измеряют температуру реакционной среды датчиком 11 и концентрацию полимера датчиком 12. Датчики 11 и 12 соединены с вычислительным устройством 3. Раствор полимера по двум технологическим трубопроводам 19, 20 транспортируется в следующий реактор. Трубопроводы 19 и 20 снабжены системами измерения перепада давления 15, 16, расхода 13, 14 и плотности 17, 18. Системы измерения перепада давления 15, 16, датчики расходов 13, 14 и датчики плотности 17, 18 соединены с вычислительным устройством 3. В результате вычислительное устройство 3 дает значения молекулярного веса и коэффициента полидисперсности полимера, вычисленные по приведенным выше формулам.
Пример использования системы контроля на примере синтеза каучука СКД в толуоле.
Производство каучука СКД организовано полимеризацией в растворе в присутствии катализаторов Циглера-Натта. В качестве мономера используют бутадиен, растворителем является толуол.
Расход шихты на реакционный каскад составляет 104 см3/с. Плотность шихты при концентрации полимера равной 15% составляет 0,71035 г/см3. Расход шихты измеряется датчиками 13, 14 и составил 2 · 103 и 8 · 103 см3/с соответственно. В процессе конвертирования мономера в полимер, плотность которого составляет 0,91 г/см3, во втором реакторе концентрация полимера составляет 10,5%, температура среды 295 К. Концентрация измеряется датчиком 12, температура датчиком 11. На линейных участках трубопровода 19, 20 длиной 400 см и радиусом 15 и 30 см производится замер перепада давления, который составляет 18436,74 и 64368,84 Па соответственно, и плотности, составившей величину 0,8117363 г/см3. Замер перепада выполнялся датчиками 15, 16, а плотности 17, 18. Значения параметров от датчиков 13, 14, 17, 18, 11, 15, 16, 12 вводились в вычислительное устройство 3. Фактическое значение средневязкостного молекулярного веса, определенное с использованием ГПХ, составило 270000, а коэффициента полидисперсности 2,85.
Расчет средневязкостного молекулярного веса Mv и коэффициента полидисперсности KП проводится с помощью приведенных выше формул. Были рассчитаны следующие значения:


Расчет погрешностей проводился по следующим формулам:


Преимущества по сравнению с прототипом:
1) учитывается погрешность измерения качественных показателей вследствие приращения конверсии мономера в объеме реактора;
2) уменьшается относительная погрешность измерения качественных показателей по сравнению с прототипом в среднем на 2%.
Формула изобретения: Способ контроля молекулярных параметров в процессах растворной полимеризации диенов измерением физических показателей раствора полимера, образующегося в каскаде последовательно соединенных трубопроводом реакторов с последующей математической обработкой информации, причем одновременно измеряют концентрацию и температуру полимера в реакторе, перепад давления и плотность среды на трубопроводе, соединяющем соседние реакторы каскада, отличающийся тем, что дополнительно измеряют перепад давления и плотность среды на втором участке трубопровода, параллельном первому, и расход исследуемой среды на каждом участке соответственно, а математическую обработку производят по следующим формулам:



где Mv - средневязкостный молекулярный вес;
Kп - коэффициент полидисперсности;
Q1, Q2 - расходы исследуемой среды в первый и второй участки соответственно;
ΔP1, ΔP2 - перепады давлений на первом и втором участках соответственно;
L1, L2 - длины соответственно первого и второго участков;
R1, R2 - радиусы соответственно первого и второго участков;
Rтек - текущий радиус трубопровода;
Rтр - конструктивный радиус;
ρп, ρи.с., ρ - плотности полимера, измеряемой среды и среды на линейном участке трубопровода соответственно;
Cп - концентрация полимера в реакторе;
T - температура среды;
R - универсальная газовая постоянная.