Разработка и исследование системы оптимального управления процессом получения суспензионного ПВХ с учетом экологической безопасности производства

• Автор: Лопатин, Александр Геннадиевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 275 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Анализ и методы исследования производства ПВХ

1. Основные способы получения ПВХ

1.1. Сырье для получения ПВХ

1.2. Примеси ВХ.

1.3. Макрокинетическая характеристика процесса получения суспснбзионного ПВХ.

2. Влияние ВХ и ПВХ на окружающую среду

3. Методы исследования производства ПВХ

3.1. Общие принципы разработки рецептуры загрузки реактора полимеризатора.

3.2. Обобщенный критерий оптимальности

3.3. Основы регрессионного анализа
3.3.1. Регрессионный анализ в матричной форме.
3.3.2. Планирование промышленных экспериментов
Выводы к первой главе.
Глава 2. Исследование влияние основного сырья винилхлорида на качество получаемого ПВХ
1. Основные предпосылки построения статистической математической модели изучения влияния примесей ВХ на производство ПВХ.
2. Построение статистической математической модели исследования влияния ВХ на качество ПВХ.
3. Исследование влияния показателей качества ВХ на качество
Выводы ко второй главе
Глава 3. Построение статистической математической модели реактора
полимеризатора
1. Разработка и обоснование плана проведения эксперимента
2. Построение статистической математической модели процесса получения ПВХ.
3. Результаты оптимизации и масштабный перенос на промышленную установку.
Выводы к третей главе
Глава 4. Разработка информационной системы коррекции рецептуры загрузки реактора полимеризатора.
1. Задачи информационноаналитической системы.
2. Программная реализация информационноаналитической системы
3. Синтез алгоритма работы информационноаналитической системы
4. Пакет прикладных программ коррекции рецептуры загрузки реактораполимеризатора
Выводы к четвертой главе.
Основные результаты работы.
Литература


Содержание МОПЦ, % Угол, смачивания ВХ, град Количество корки % от массы полимера Количество корки для реактора емкостью м3, количество ПВХ после операции 8. В кислой среде улучшается смачиваемость ВХ и наблюдается усиление отложения полимера на поверхности реактора (табл. При повышении pH до сильнощелочной среды количество полимера на стенках реактора уменьшается в несколько раз, а угол смачивания ВХ стенки реактора увеличивается до 5° при рН=,4. Выбирается такое соотношение pH среды, которое обеспечивает эффективность стабилизирующей системы, снижает коркообразование [, ]. Таблица 1. H Угол, смачивания ВХ, град Количество корки % от массы полимера Количество корки для реактора емкостью м3, количество ПВХ после операции 8. Остатки полимера на внутренних поверхностях реактора могут явиться причиной неоднородности полученного ПВХ и ухудшения других его свойств. ПВХ имеет низкую теплопроводность и отложение полимера на внутренних стенках реактора (корки) ухудшает регулирование температуры. Такие эффективные «антикор кообразователи», как нигрозин (спирторастворимая модификация), соль Фреми, нитрит натрия, натриевая соль М-нитрозофенилантраниловой кислоты увеличивают угол смачивания ВХ стенки реактора от 5° до 0° (табл. Для подавления отложения полимера необходимо создать условия, предотвращающие смачивание стенки реактора мономером и адгезию частиц, а также обеспечивающие эффективное ингибирование полимеризации в пристенном слое и в водной фазе. С)[3]. Таблица 1. Влияние различных соединений на смачивание ВХ, ингибирование полимеризации и «коркообразование». Применение специального покрытия для обработки внутренних стенок реактора нерастворимыми в воде красителями донорно-акцепторного типа, например нигрозином, имеющего хорошую адгезию к поверхности металла и способным ингибировать полимеризацию. Использование специальных добавок в рецептуру загрузки реактора, которые, за счет движения вдоль стенки реактора твердых частиц вводимых в реакционную смесь производят частичное удаление образовавшегося полимера. Разработаны специальные растворы, например, раствор метиленхлоида содержащий поверхностно-активные вещества. По окончании операции данный раствор вводят под давлением в реактор, после чего поверхность полностью очищается от корок. Технологический процесс получения ПВХ на НАК «Азот» предусматривает защиту реактора от коркообразования покрытием стенок нигрозином. После чего реактор выводят из технологического режима и ставят на чистку. После чистки из реактора выгружаются и вывозятся на промсвалку порядка 0 кг корок. Соотношение вода-ВХ в реакционной массе оказывает непосредственное влияние на отвод тепла в ходе полимеризации. Чем больше воды в полимеризационной среде, тем равномернее отводится тепло из среды и тем однородней получается ПВХ. Недостаточное количество воды затрудняет регулирование температурного режима, а также может привести к перегреву частиц и как следствие, усиленное дегидрохлорированию полимера и получению продукта с повышенной разветвленностыо цепей и низкой термостабильностью. Чаще водный модуль принимается от 1,5 до 2. Изменение принятого соотношения инициатор-ВХ в сторону заметного увеличения количества инициатора в системе приведет к бурному разогреву реакционной массы уже на начальной стадии процесса, «пикованию» температуры, агломеризации («козлообразованию») полимера. Если инициатор загружен меньше необходимого, то время процесса увеличивается. Увеличение концентрации стабилизатора при полимеризации приводит к получению полимера с плохой способностью поглощать пластификатор. Нарушение выбранного для данной рецептуры соотношения компонентов стабилизирующей системы может ухудшить показатели качества ПВХ и его перерабатываемость. Следует отметить, что изменение количества стабилизирующей системы в реакторе в сторону значительного уменьшения (недозагрузки) приводит к образованию частичного или во всем объеме реактора монолитного блока («козла»). Точность регулирования температуры очень важна, так как температура полимеризации определяет в основном молекулярную массу (константу Фикентчера) образующего ПВХ, а, следовательно, и его назначение.