CN208156524U - 一个适用于多用户釜式反应器的精准温度控制系统 - Google Patents

Abstract

一个适用于多用户釜式反应器的精准温度控制系统，包括导热油罐、导热油加热器、导热油冷却器和至少二个釜式反应器，所述导热油罐的导热油出口经导热油输送泵后，一路经第一阀门接所述导热油加热器的导热油进口，另一路经第二阀门接所述导热油冷却器的导热油进口，所述导热油加热器的热导热油出口和所述导热油冷却器的冷导热油出口分别经热导热油调节阀和冷导热油调节阀后再经第三阀门分别接对应的所述釜式反应器。本实用新型能根据反应类型特点灵活调节与反应器的换热温差，使一个热源能够同时满足多个在不同温度要求条件下都能实现温度精准自动控制的釜式反应器用户。

Description

一个适用于多用户釜式反应器的精准温度控制系统

技术领域

本实用新型涉及温度控制系统，特别涉及到一个釜式化学反应在易燃易爆使用场所需要精准温度控制和多用户同时应用的温度控制系统。从而使釜式化学反应对反应温度严苛要求的多用户同时得到满足。

背景技术

温度控制是石油及化学工业生产过程控制的重要手段，在生产过程中是产品质量控制的重要参数，更是安全生产的必要措施。

最早期的温度控制是用人工添加燃料的多少控制燃烧产生的热量，从而达到控制温度的目的，之后采用蒸汽与冷水结合方式较多。这类控制偏差极大，满足不了严苛温度控制的要求。用电加热的方式可实现温度精准控制，但石油及化学工业过程很多易燃易爆场合出于安全考滤要求不允许出现过高的热点温度而不采用电加热，对于规模生产电加热在会带来大的能耗成本，企业难于承受。

随着化学工业生产技术的进步，产品品质控制及安全生产要求越来越严苛。智能化控制手段（PLC、DCS）普及应用为使控制精度的提供打下基础。

一个适用于多用户釜式反应器的精准温度控制系统。基于反应釜通常采用搪玻璃釜进行，其普遍适合于各种化学介质带腐蚀性的反应条件，而广泛应用的与釜内物料的换热方式只有夹套换热为主要换热手段（釜内难于实现增加盘管），夹套换热就担负着加热功能和冷却功能。且加热及冷却介质只能是同类可混合循环使用物质。

工业生产过程最普遍的加热介质为锅炉产生的蒸汽最廉价易得，而冷却介质则为工业循环冷却水最廉价易得。釜式化学反应也常用蒸汽与水作为加热和冷却介质。但由于蒸汽为气态水为液态，在换热介质交替切换时，汽、液态换热效率变化大，使得釜内温度波动很大，严重干扰反应条件、产物质量无保证。

工业生产过程也有用热水、冷水作为加热和冷却介质、但由于水常压的沸点只有100℃（导热油300℃以上），很容易汽化形成汽水共存产生气阻，使换热效果不稳定，使得釜内温度波动大影响反应质量。产物品质也会受到很大影响。

作为釜式反应，在诸多化学反应过程中对反应温度的要求非常严苛，才能获得理想的生成产物和产品收率，避免副反应的发生。

作为适用于多用户釜式反应精准温度控制要求的温度控制系统。采用的均为常规化学过程设备、设施和DCS控制系统的科学组合，形成一个完善满足石油及化学工业易燃易爆场所特殊要求的精确的温度控制系统。

一个适用于多用户釜式反应器的精准温度控制系统，要做到温度精准控制，在搅拌设备正常运转条件下，首先要获得理想的换热温差，提高换热效率，但又不因温差过大形成过高热点温度。导热油的热油、冷油温度控制系统可灵活地提供换热温差的有效控制，通常都控制40-50℃为佳。

一个适用于多用户釜式反应器的精准温度控制系统，最终实现温度直接控制的是冷、热导热油调节阀的开启状态的变化，来调节进入釜式反应器夹套的导热油流通量，再通过夹套使得导热油与反应物料充分换热，来平衡反应热的取出或补给，达到平衡和稳定反应所需的精准温度要求。

釜式化学反应开始时通常要DCS中设定一个初始反应温度和达到初始温度前的升温速度控制，在DCS的作用下热油调节阀打开，釜内物料温度上升，随着温度的升高逐步接近设定温度，此时在DCS的作用下输出信号要求调节阀逐步关小，温度达到设定值时热油调节阀关闭。当反应开始有放热出现，物料温度有上升趋势时，DCS发出信号（亦可超前发出信号）要求冷油调节阀慢慢打开，冷油进入夹套对反应物料进行冷却，反应放热量与冷却取走热量平衡时，反应温度稳定，当与设定温度一致时则保持原有恰好阀门开启状态，通过导热油对反应物料恰好的加热或冷却，使反应物料温度始终精准地保持在所需的给定值上。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一个适用于多用户釜式反应器的精准温度控制系统，该系统利用化工过程通用设备、设施的科学组合，使系统表现出精准温度控制的特性，满足釜式化学反应温度控制的严苛要求。

本实用新型提供的一个适用于多用户釜式反应器的精准温度控制系统，包括导热油罐、导热油加热器、导热油冷却器和至少二个釜式反应器，所述导热油罐的导热油出口经导热油输送泵后，一路经第一阀门接所述导热油加热器的导热油进口，另一路经第二阀门接所述导热油冷却器的导热油进口，所述导热油加热器的热导热油出口和所述导热油冷却器的冷导热油出口分别经热导热油调节阀和冷导热油调节阀后再经第三阀门分别接对应的所述釜式反应器。

所述导热油加热器的蒸汽入口安装有蒸汽调节阀。

所述导热油加热器的热导热油出口安装有第一温度传感器。

所述导热油冷却器的冷却水入口安装有冷却水调节阀。

所述导热油冷却器的冷导热油出口安装有第二温度传感器。

所述釜式反应器的釜内安装有第三温度传感器。

对应每个釜式反应器的热导热油调节阀和冷导热油调节阀安装有分程调节器。

该系统采用蒸汽和循环冷却水对导热油进行加热，冷却后，分别进入反应釜内进行温度控制，克服了直接用蒸汽（或热水）和水加热、冷却时汽水切换时带来的温度大波动的弊端，从而实现温度的稳定控制。也克服了用电加热带来的热点温度过高不适宜石油化工易燃易爆场合的弊端。

其中导热油加热、冷却系统温度控制，使导热油与反应物料的温差可根据反应类型的特征进行灵活调节，最大限度地匹配满足反应过程的具体要求。

其中反应釜温度控制系统中，采用热、冷导热油调节阀分程控制，根据系统物料存量大小及温度滞后情况，匹配DCS系统中比例、微分、积分参数合理整定最终实现温度精制控制。

其中使用的DCS系统，与化工装置内DCS共用，只占用系统很小部分资源，不用单独设立DCS系统，节约资源。

该系统可同时控制多个反应釜，和适应各种不同的反应物料和反应工艺，实现多用户共享。体现其多用户共用价值。

本实用新型提供热导热油和冷导热油，通过调节系统联合作用及DCS系统的功能发挥，能根据反应类型特点灵活调节与反应器的换热温差。若干组冷、热油调节阀分程控制，分别调节各反应器导热油通过的量，使一个热源能够同时满足多个在不同温度要求条件下都能实现温度精准自动控制的釜式反应器用户。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中，1导热油储罐，2蒸汽调节阀，3导热油加热器，4第一温度传感器，5第三温度传感器，6釜式反应器，7第三阀门，8冷导热油调节阀， 9分程调节器，10热导热油调节阀，11导热油冷却器，12第二温度传感器，13冷却水调节阀，14导热油输送泵，15第一阀门，16第二阀门。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面参照相关附图对控制系统进行具体描述。

如图1所示，本实用新型提供的一个适用于多用户釜式反应器的精准温度控制系统，包括导热油罐1、导热油加热器3、导热油冷却器11和至少二个釜式反应器6，釜式反应器6的数量可根据需要而定，可为2个，3个，4个，甚至更多。所述导热油罐1的导热油出口经导热油输送泵14后，一路经第一阀门15接所述导热油加热器3的导热油进口，另一路经第二阀门16接所述导热油冷却器11的导热油进口，所述导热油加热器3的热导热油出口和所述导热油冷却器11的冷导热油出口分别经热导热油调节阀10和冷导热油调节阀8后再经第三阀门7分别接对应的所述釜式反应器6。

在本实用新型中，所述导热油加热器3的蒸汽入口安装有蒸汽调节阀2，所述导热油加热器3的热导热油出口安装有第一温度传感器4，所述导热油冷却器11的冷却水入口安装有冷却水调节阀13，所述导热油冷却器11的冷导热油出口安装有第二温度传感器12，所述釜式反应器6的釜内安装有第三温度传感器5，对应每个釜式反应器6的热导热油调节阀10和冷导热油调节阀8安装有分程调节器9。

本实用新型将导热油通过导热油输送泵14及其管道送到各用热设备；导热油加热系统通过蒸汽加热把导热油温度提高到所需给定温度；导热油冷却系统通过冷却水把导热油温度冷却到所需给定温度。反应物料温度控制系统通过调节冷导热油调节阀8或热导热油调节阀10，使物料精准地控制在给定温度范围内。

应用例1，导热油输送泵14正常运转，向系统提供足够的导热油流量，导热油加热器出口温度控制150-170℃稳定下来，导热油冷却器出口温度控制40-50℃稳下来。用户1即其中一个釜式反应器6反应釜物料温度需要从常温升至120℃，在DCS上将该点设定温度120℃并设定30℃/小时的升温速度，DCS输出信号加大，热导热油调节阀10开大，开度达50%-80%，釜内物料温度由常温开始升温，当温度逐渐接近设定温度，DCS输出信号减少，热导热油调节阀10开度由大开度逐步关小，物料温度达到设定温度时热导热油调节阀接近关闭，使物料实际温度与给定温度完全相等为止。

应用例2，乙二醇与双环戊二烯加成反应属放热反应类型，在反应初始温度条件下，在乙二醇中加入催化剂，然后滴加双环戊二烯化学反应开始，物料温度出现上升趋势时，DCS超前输出信号要求热导热油调节阀10快速关闭至阀位开度为0%，冷油调节逐步打开阀位达35%，通入冷导热油带走化学反应产生的热量，温度会出现下降趋势，DCS连续输出信号，冷导热油调节阀8连续开关调整很快反应产生的热量与冷油带走的热量找到平衡点，温度经微小变化后稳定下来，温度变化值在设定温度±1℃之间变化即可回复稳定值。加成反应后期反应激烈程度有所缓和，放热量减小，物料温度有下降趋势，此时DCS输出信号控制冷导热油调节阀8关小10%左右，始终保持反应放热量与冷油带走热量平衡，温度始终稳定在给定值下，偏差不大于设定温度的±0.5℃。

应用例3，双环戊二烯裂解反应属吸热反应类型，在反应初始温度条件下，化学反应开始后物料温度出现下降趋势时，DCS超前输出信号要求热导热油调节阀10逐步打开至阀位为40%，（此时冷导热油调节阀8已快速关闭阀位为0%），通入热导热油补充化学反应所需的热量，温度会出现上升趋势。DCS连续输出信号，热导热油调节阀10连续开关调整很快反应所需的热量与热油供给的热量找到平衡点，温度微小的变化后稳定下来，在设定温度的±1℃之间变化即可回复稳定值。

应用例4，多用户同时使用且反应类型和反应阶段都不同的情况下。如用户1即其中一个釜式反应器6在进行放热反应类型控制；用户2即另一个釜式反应器6在进行吸热反应类型控制；用户3即第三个釜式反应器6在进行升温操作。各用户在各自控制回路的分别控制下，执行自身的指令，实现独立控制，不会发生相互干扰，最终控制结果温度偏差都能在设定温±1℃内。

Claims (7)

1.一个适用于多用户釜式反应器的精准温度控制系统，其特征在于，包括导热油罐、导热油加热器、导热油冷却器和至少二个釜式反应器，所述导热油罐的导热油出口经导热油输送泵后，一路经第一阀门接所述导热油加热器的导热油进口，另一路经第二阀门接所述导热油冷却器的导热油进口，所述导热油加热器的热导热油出口和所述导热油冷却器的冷导热油出口分别经热导热油调节阀和冷导热油调节阀后再经第三阀门分别接对应的所述釜式反应器。

2.根据权利要求1所述的一个适用于多用户釜式反应器的精准温度控制系统，其特征在于，所述导热油加热器的蒸汽入口安装有蒸汽调节阀。

3.根据权利要求1所述的一个适用于多用户釜式反应器的精准温度控制系统，其特征在于，所述导热油加热器的热导热油出口安装有第一温度传感器。

4.根据权利要求1所述的一个适用于多用户釜式反应器的精准温度控制系统，其特征在于，所述导热油冷却器的冷却水入口安装有冷却水调节阀。

5.根据权利要求1所述的一个适用于多用户釜式反应器的精准温度控制系统，其特征在于，所述导热油冷却器的冷导热油出口安装有第二温度传感器。

6.根据权利要求1所述的一个适用于多用户釜式反应器的精准温度控制系统，其特征在于，所述釜式反应器的釜内安装有第三温度传感器。

7.根据权利要求1所述的一个适用于多用户釜式反应器的精准温度控制系统，其特征在于，对应每个釜式反应器的热导热油调节阀和冷导热油调节阀安装有分程调节器。