Автоматизация процесса получения пропилена

Технологическая схема производства. Пропилен поступает в нижнюю часть реактора полимеризатора 1 (рис. 5.10). Туда же подают инертный растворитель (обычно бензин) и катализатор. Необходимая степень перемешивания, реакционной массы обеспечивается механической мешалкой и барботажем. мономера через жидкую фазу.
В результате реакции полимеризации получают полипропилен. Основным показателем качества продукта полипропилена является средняя молекулярная масса, определяющая механические и физические свойства получаемого продукта. Молекулярная масса полимера определяется расходом специальной добавки - регулятора молекулярной массы, в качестве которого, как правило, используют водород.
Для отвода теплоты реакции в рубашку реактора подают хладоноситель. Полученная суспензия полимера вместе с непрореагировавшим мономером через подогреватель 2 поступает в испарительную камеру 3. В последней происходит выделение из жидкости растворенного мономера и испарение части растворителя. Суспензия полимера отводится из нижней части испарительной камеры и подается на выделение растворителя, а парогазовая смесь охлаждается в холодильнике 4 и поступает в сепаратор 5. Конденсат растворителя из сепаратора возвращается в испарительную камеру 3, а газовая фаза, состоящая в основном из мономера, направляется на очистку. В дальнейшем мономер вновь возвращается в реактор 1.
Автоматизация процесса полимеризации. Показателем эффективности процесса является степень превращения мономера в полимер. Ее следует поддерживать на постоянном - максимально возможном для данного мономера и данных условий - значении. Степень превращения зависит от характеристики катализатора, температуры и давления в реакторе, состава растворителя и 'мономера, расхода растворителя, мономера и регулятора молекулярной массы.
Определяющим фактором являются химический состав и соотношение компонентов катализатора, концентрация его в реакторе, расход и способ приготовления. При управлении процессом полимеризации целенаправленно изменяют или стабилизируют только расход катализатора. С 'изменением остальных параметров в объект поступают возмущения.
Важным параметром является температура в зоне реакции. При повышении температуры на 1 °С скорость полимеризации пропилена возрастает на 6%. Верхний предел температуры устанавливают, исходя из работоспособности катализатора. При чрезмерном повышении температуры скорость процесса полимеризации может возрасти до критического значения, и произойдет авария. Поэтому температуру следует поддерживать на строго определенном значении, близком к критическому; регулирующее воздействие достигается при этом изменением расхода хладоносителя, подаваемого в рубашку реактора.
С изменением состава мономера, растворителя и регулятора молекулярной массы в объекте будут возникать возмущения, которые могут значительно изменить ход процесса. Например, катализатор очень чувствителен к малейшим примесям серы и пропадиена, а присутствие некоторых веществ вообще прекращает реакцию.
Давление в реакторе влияет на растворимость мономера и водорода в жидкой фазе, т. е. на их концентрацию в реакционной массе. Кроме того, в реакторах с газовой фазой давление определяет температуру кипения растворителя. Поэтому давление следует стабилизировать изменением расхода продукта реакции - суспензии полимера.
Расход мономера, катализатора, растворителя и регулятора молекулярной массы влияет на степень превращения мономера в полимер «е в меньшей степени, чем остальные параметры. Их можно стабилизировать и тем самым устранить сильные возмущения по этим каналам, а можно изменять с целью внесения регулирующих воздействий.
Обычно стабилизируют расход растворителя, регулятора молекулярной массы и катализатора. Расход же мономера изменяют таким образом, чтобы поддерживать количество непрореагировавшего мономера постоянным, минимально возможным для данных условий. Для определения количества непрореагировавшего мономера после сепаратора устанавливают датчик: расхода. Данный узел регулирования реализуется с помощью двухконтурной системы, в которой основным регулятором является регулятор расхода непрореагировавшего мономера, а вспомогательным - регулятор расхода мономера, подаваемого в реактор.
В схеме предусмотрено также регулирование температуры суспензии после подогревателя 2 изменением расхода пара, подаваемого в подогреватель. Это необходимо для полного выделения мономера из жидкой фазы. Для поддержания материального баланса регулируют уровень суспензии и давление в испарительной камере 3.

Рис. 5.10. Схема регулирования процесса полимеризации пропилена в производстве полипропилена:
1 - реактор-полимеризатор; 2 - подогреватель; 3 - испарительная камера; 4 - холодильник; 5 -сепаратор.