CS205690B1 - Method of control and ending the charging chemical processus - Google Patents
Method of control and ending the charging chemical processus Download PDFInfo
- Publication number
- CS205690B1 CS205690B1 CS61379A CS61379A CS205690B1 CS 205690 B1 CS205690 B1 CS 205690B1 CS 61379 A CS61379 A CS 61379A CS 61379 A CS61379 A CS 61379A CS 205690 B1 CS205690 B1 CS 205690B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- temperature
- solution
- rate
- reaction
- change
- Prior art date
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Description
Vynález se týká objektivního a případně automatického řízení a ukončování chemických reakcí především při průmyslové výrobě. Jeho princip spočívá.v novém způsobu sledování a vyhodnocování teplotních změn reakční směsi, způsobených reakčním teplem.The invention relates to the objective and optionally automatic control and termination of chemical reactions, especially in industrial production. Its principle lies in a new way of monitoring and evaluating the temperature changes of the reaction mixture caused by the reaction heat.
Součástí násadových, někdy automatizovaných chemických procesů bývají chemické reakce, jejichž průběh lze předem jednoznačně definovat. Jsou-li známé koncentrace a kvalita výchozích i pomocných látek, je možno při dodržení předem stanovených podmínek jednotlivé složky přesně řučtlě nebo automaticky dávkovat a reakci ukončit podle pevně nastaveného programu. Kolísá-li však kvalita či koncentrace surovin, nebo není-li možno přesně dodržet předepsané reakční podmínky, např. teplotu či pH, mění se kromě množství dávkovaných složek i reakční ďoba. Na jejím dodržení závisí často nejen výkon výrobního zařízení, ale i výtěžek a jakost produktu, které bývají dále ovlivněny i přesností dávkování. V těchto případech bývá třeba průběžně vyhodnocovat složení reakční směsi a na základě získaných výsledků proces řídit a případně ukončit. Pro automatickou výrobu přicházejí v úvahu kontinuálně pracující analyzátory. Dosud vyvinutá zařízení tohoto typu však umožní sledovat pouze nepatrnou část chemických reakcí (viz např. čs. pat. č. 120 137 a č. 128 404J. Všeobecně známého jevu, že chemické reakce jsou provázeny větším hebo menším tepelným efektem, se k objektivnímu sledování a případně k řízení chemických procesů při průmyslové syntéze donedávna podařilo využít pouze ojediněle. Existuje např. možnost aplikace průtočné enthalpiometriě, umožňující automatickou analýzu reakční směsí se zpětnou vazbou na výrobní ptocés, zhámý je i ádiabatický průtočný reaktor s dávkováním závislým na teplotních změnách reakční směsí. Širšímu uplatnění termometrických metod v uvedené oblasti, především pak při řízení diskontlnuálhích procesů, bránila řada faktorů. Tepelné změny, provázející většinu chemických reakcí, jsou relativně malé, takže vzrůst čí pokles teploty reakční směsi, jimiž se uvedené změny projevují, a které je možno měřit a vyhodnocovat, bývají v technologickém .měřítku značně ovlivňovány změnami způsobenými výměnou tepla s okolím, průběhem vedlejších a následných reakcí, jakož 1 reakcí pomocných látek, např. neutralizací, dále rozpouštěním či vylučováním reakčních složek a reakčních produktů. Výše uvedené rušivé vlivy se v řadě případů podařilo eliminbvat Způsobem, který je předmětem čs. aut. osv. č. 205 687 a podle něhož se z úbytku rychlosti teplotní změny v průběhu reakce odvozují signály pro řízení procesu. Zmíněný postup však neumožňuje automatické stanovení bodu ekvivalence, tj. dávkování reakčních složek nepřesně definovaných kohcentrací v ekvivalentním poměru tam, kde to technologický proces vyžaduje.Hatching, sometimes automated chemical processes usually involve chemical reactions, the course of which can be clearly defined in advance. If the concentration and the quality of the starting and auxiliary substances are known, the individual components can be dosed accurately or automatically and, according to predetermined conditions, can be dosed accurately or automatically and the reaction can be terminated according to a fixed program. However, if the quality or concentration of the raw materials fluctuates, or if the prescribed reaction conditions, such as temperature or pH, cannot be met precisely, the reaction time varies in addition to the quantity of the feed components. Not only the performance of the production equipment, but also the yield and quality of the product often depend on its observance, which are further influenced by the accuracy of dosing. In these cases, it is necessary to continuously evaluate the composition of the reaction mixture and, based on the obtained results, to control and possibly terminate the process. For automatic production, continually operating analyzers are suitable. However, devices of this type developed so far allow only a small part of the chemical reactions to be monitored (see, for example, U.S. Pat. Nos. 120,137 and 128,404J.) It is well known that chemical reactions are accompanied by greater or lesser thermal effects. For example, it is possible to apply flow-through enthalpiometry to allow automatic analysis of reaction mixtures with feedback to the production process, and an iabiabatic flow reactor with dosing dependent on temperature changes of the reaction mixture. A number of factors prevented the wider application of thermometric methods in this area, especially in the control of discontinuous processes, and the thermal changes associated with most chemical reactions are relatively small, so that the temperature drop of the reaction mixture These changes manifest and which can be measured and evaluated are, on a technological scale, significantly influenced by changes caused by heat exchange with the environment, the course of side and subsequent reactions, as well as 1 reactions of auxiliaries, eg neutralization, further dissolution or excretion of reactants and reactants. products. The above disturbing effects were in many cases managed to eliminate the method, which is the subject of MS. aut. osv. No. 205,687 and wherein process control signals are derived from a decrease in temperature change during the course of the reaction. However, this procedure does not allow the automatic determination of the equivalence point, i.e., the dosing of reactants of inaccurately defined concentrations in an equivalent ratio where the process requires it.
Podle vynálezu bylo zjištěno, že uvedený nedostatek je možno snadno odstranit a chemickéAccording to the invention, it has been found that said deficiency is easily remedied and chemical
3 690 procesy podle výše formulovaných požadavků objektivně řídit a ukončovat způsobem, jehož podstata spočívá v tom, že k nejméně jedné reakční složce se přidává nepřetržitě definovanou rychlostí nebo. přerušovaně v dávkách definované velikosti jedna nebo více reakčních složek a nepřetržitě nebo v předem stanovených časových intervalech se měří velikost změny teploty reakční směsi odpovídající definovanému množství přidaného reakčního činidla, přičemž dosažení předem zvolené velikosti teplotní změny, nebo dosažení předem zvoleného rozdílu či podílu velikostí za sebou následujících teplotních změn, případně náhlá změna rychlosti teplotní změny se využívá jako signál k úpravě reakčních podmínek, např. teploty, pH či koncentrace reakčních složek, a/nebo ke změně rychlosti čl přerušení dávkování a/nebo k ukončení procesu. Při řízení a ukončování řady procesů bývá výhodné, když rychlost teplotní změny’ se určuje automatickou derivací teploty reakční směsi podle času.The 3,690 processes according to the above formulated requirements are objectively controlled and terminated in a manner that consists in adding to the at least one reactant a continuously defined rate of or. intermittently at doses of a defined size of one or more reagents and continuously or at predetermined time intervals, measure the amount of temperature change of the reaction mixture corresponding to a defined amount of reagent added, achieving a predetermined amount of temperature change or reaching a predetermined difference or proportion subsequent temperature changes, or a sudden change in rate of temperature change, is used as a signal to adjust reaction conditions, e.g., temperature, pH, or reagent concentration, and / or to change the rate of dose interruption and / or terminate the process. In controlling and terminating a number of processes, it is advantageous for the rate of temperature change to be determined by automatically deriving the reaction mixture temperature over time.
Hlavní výhoda postupu dle vynálezu spočívá v tom, že navržený postup je možno, použít k objektivnímu řízení a ukončování i těch chemických reakcí, pro něž dosud nejsou k dispozici vhodné analyzátory, přičemž umožňuje automatické dávkování reakčních složek 1 nepřesně definovaných koncentrací v ekvivalentním poměru tam, kde to technologický proces vyžaduje.The main advantage of the process according to the invention is that the proposed process can be used to objectively control and terminate even those chemical reactions for which no suitable analyzers are available yet, allowing automatic dosing of reactants 1 of inaccurately defined concentrations therein, where the technological process requires it.
Výše uvedený způsob lze využít k objektivnímu řízení a ukončování řady chemických procesů a to často 1 tam, kde reakční směs je třeba v průběhu reakce chladit nebo zahřívat. Bývá výhodný tehdy, probíhá-li reakce dostatečně rychle, tj. netrvá-li obvykle déle než 1 až 3 hodiny. Jeho využití do jisté míry omezuje někdy nedostatečně redukovatelné vylučování reakčních produktů v průběhu řízeného procesu.The above process can be used to objectively control and terminate a number of chemical processes, often 1 where the reaction mixture needs to be cooled or heated during the reaction. It is preferred that the reaction proceeds rapidly enough, i.e., usually not more than 1 to 3 hours. Its use to some extent limits the sometimes insufficiently reducible excretion of the reaction products during the controlled process.
Pro měření teplotních změn dle vynálezu lze využít i teplotní čidla s nelineární charakteristikou (jedná se o zpracování signálu v úzkém rozmezí teplot) a s určitou dlouhodobou nestabilitou parametrů (vyhodnocují se dvojice měření v poměrně krátkém časovém intervalu). S výhodou lze tedy využít např. termostatů, které jsou dostatečně citlivé a vykazují pouze zanedbatelné zpoždění. K vyhodnocování naměřených hodnot lze použít i poměrně jednoduché elektronické zařízení.For measuring temperature changes according to the invention, temperature sensors with non-linear characteristics (signal processing within a narrow temperature range) and with a certain long-term instability of parameters can be used (pairs of measurements are evaluated in a relatively short time interval). Thus, for example, thermostats which are sufficiently sensitive and exhibit only a negligible delay can be advantageously used. A relatively simple electronic device can also be used to evaluate the measured values.
Postup podle vynálezu je v dalším textu blíže osvětlen několika příklady, které však, především pokud se týká druhu chemických reakcí, pro jejichž sledování, řízení a ukončování může být navržený postup využit, nikterak předmět vynálezu nevymezují ani neomezují. Popisované roztoky nebo suspenze jsou, pokud není jinak uvedeno, charakterizovány molárními koncentracemi, množství jsou udávána v objemových dílech.The process according to the invention is explained in more detail below by means of several examples, which, however, are not intended to limit or limit the scope of the invention, particularly as regards the type of chemical reactions for which monitoring, control and termination may be employed. Unless otherwise stated, the solutions or suspensions described are characterized by molar concentrations, the amounts being given in parts by volume.
Příklad 1Example 1
V reakční nádobě se připraví 1000 d. ca 0,5 M roztoku hydrochloridu anilinu obsahujícího caA 0.5 d aniline hydrochloride solution containing ca
1,2 ekvivalentu volné kyseliny chlorovodíkové.1.2 equivalents of free hydrochloric acid.
Po ochlazení na 10 °C se přidá 96 d. 5 M 25 °C teplého roztoku dusitanu sodného. Po lminutovém míchání se počne periodicky ve 20 s intervalech připouštět v, dávkách po 0,4 d. zbývající potřebné množství výše uvedeného dlazotačního činidla. Dávkování se ukončí v okamžiku, kdy vzestup teploty v reaktoru odpovídající jedné dávce, tj. 0,4 d. roztoku dusitanu sodného, je menší než 0,03 °C. Po dalších 30 s se diazotace ukončí. Konečná teplota reakční směsi dosahuje ca 23 °G, teplotní diference odpovídající 0,4 d. roztoku dusitanu sodného činí v průběhu diazotace asi 0,05 °C. Celý proces je řízen s výhodou automaticky.After cooling to 10 ° C, 96 d. Of 5 M 25 ° C warm sodium nitrite solution is added. After stirring for 1 minute, the remaining amount of the above-mentioned pseudo-agent is to be admitted periodically at 20 s intervals in portions of 0.4 d. The dosing is terminated when the temperature rise in the reactor corresponding to a single dose, i.e. 0.4 d. Sodium nitrite solution, is less than 0.03 ° C. After another 30 seconds, the diazotization is complete. The final temperature of the reaction mixture is about 23 ° C, the temperature difference corresponding to 0.4 d of sodium nitrite solution is about 0.05 ° C during diazotization. The whole process is preferably controlled automatically.
Příklad 2Example 2
Do reakční nádoby se ze zásobníků v přibližně stejném časovém úseku napustí během 20 s 500 d. vody, 80 d. 2,5 M roztoku dusitanu sodného a 240 d. 80 °C teplého asi 0,8 M roztoku hydrochloridu p-nitranilinu, obsahujícího ca 4 ekvivalenty volné kyseliny chlorovodíkové. Ihned nato sé konstantní rychlostí 0,5 d./s začpe připouštět zbývající množství ca 12 d. výše uvedeného roztoku aromatického aminu. V 1 s intervalech se automaticky odečítá teplota reakční směsi a vyhodnocují diference vždy dvou bezprostředně po sobě naměřených hodnot. Jakmile rozdíl dvou po sobě zjištěných diferencí dosáhne předem stanovené hodnoty (nejméně 0,005 stupňů Celsia), ukončí se dávkování p-nltranilinu, automaticky se přidá 0,8 d. 2,5 M roztoku dusitanu sodného, 15 s nato 0,5 d. 1 M roztoku kyseliny amidosulfonové a proces se ukončí. Konečná teplota reakční směsí činí asi .38 až 40 °C. Teplotní diference odpovídající 0,5. d. roztoku aminu (připuštěného za 1 sjbývá různá, neboť závisí na teplotě dlazotačního činidla, na teplotě okolí, na velikosti násady apod. Rozdíl mezi diferencemi, z nichž jedna je naměřená před a druhá po bodu ekvivalence, činí asi 0,01. °C.500 d. Of water, 80 d. Of 2.5 M sodium nitrite solution, and 240 d. Of 80 ° C warm about 0.8 M p-nitraniline hydrochloride solution containing from the tanks are charged into the reaction vessel over approximately 20 seconds. ca 4 equivalents of free hydrochloric acid. Immediately thereafter, at a constant rate of 0.5 d / s, the remaining amount of about 12 d. Of the above-mentioned aromatic amine solution is allowed to admit. The temperature of the reaction mixture is automatically read out at 1 second intervals and the differences of two immediately measured values are evaluated. When the difference between two successive differences reaches a predetermined value (at least 0.005 degrees Celsius), the p-nitraniline dosing is terminated, 0.8 d. Of 2.5 M sodium nitrite solution is added automatically, 15 seconds thereafter. M amidosulfonic acid solution and the process is terminated. The final temperature of the reaction mixture is about 38-40 ° C. Temperature difference corresponding to 0.5. d. The amine solution (admitted in 1 second varies as it depends on the temperature of the rinsing agent, ambient temperature, batch size, etc.). The difference between the differences, one measured before and the other after the equivalence point, is about 0.01 °. C.
Příklad 3Example 3
Proces diazotace p-nitranilinu probíhá stejně jako v příkladě 2, signálem pro ukončení dávkování aminu je však náhlá změna podílu dvou po sobě následujících teplotních diferencí o předem stanovenou hodnotu.The process of diazotization of p-nitraniline proceeds as in Example 2, but the signal for terminating the amine dosing is a sudden change in the proportion of two successive temperature differences by a predetermined value.
Příklad 4Example 4
Diazotace p-nltranilinu se provádí stejně jako v příkladě 2. Teplota reakční směsí se však v průběhu dávkování aromatického aminu měří kontinuálně a automaticky se derivuje podle času. Náhlý pokles takto stanovené rychlosti teplotní změny je signálem pro ukončení dávkování p-nitranlllnu.The diazotization of p-nitraniline is carried out as in Example 2. However, the temperature of the reaction mixture is measured continuously during the addition of the aromatic amine and is automatically derived over time. The sudden decrease in the rate of temperature change thus determined is a signal for the completion of the p-nitranine dosage.
Příklad 5Example 5
K 700 d. vody a 107 d. o-toluidinu se za míchání rovnoměrně rychlostí 20 d. za minutu připouští 5 M roztok kyseliny chlorovodíkové. Teplota reakční směsi, snímaná kontinuálně, se elektronickým zařízením derivuje podle času. Náhlý pokles takto stanovené rychlosti teplotní zrně205690 ny (při přibližně stejné teplotě výchozích komponent z asi + 0,013'°C/s na asi —0,002°C/s) se využije jako signál pro ukončení neutralizace. Příklad 6To a solution of 700 d. Water and 107 d. O-toluidine, a 5 M hydrochloric acid solution was added uniformly with stirring at 20 d. Per minute. The temperature of the reaction mixture, sensed continuously, is differentiated by electronic equipment over time. The sudden drop in the thus determined temperature grain velocity of 205690 ny (at about the same temperature of the starting components from about + 0.013 ° C / s to about -0.002 ° C / s) is used as a signal to terminate the neutralization. Example 6
K 1000 d. ca 1 M roztoku l-fenyl-2,3-dlmethyl5-pyrazolonu se přidá 200 d. 3 M roztoku kyseliny sírové a vzniklá směs se ochladí. Při 10 °C se za stálého chlazení připustí 190 d. 5 M roztoku dusitanu sodného. Po 5mlnutovém míchání se již bez chlazení počne pediodicky v lmin. intervalech připouštět v dávkách po 2 d. zbývající potřebné množství uvedeného nitrosačního činidla (celkem asi 10 d.j. Dávkování se ukončí v okamžiku, kdy vzestup teploty odpovídající jedné dávce, tj. 2 d. roztoku dusitanu sodného, se sníží nejméně o 0,1 °C. Konečná teplota reakční směsi činí přibližně 11 °C. Teplotní diference odpovídající 2 d. roztoku nitrosačního činidla dosahuje v průběhu reakce ca 0,2 °C.To 1000 d. Of a 1 M solution of 1-phenyl-2,3-dimethyl-5-pyrazolone was added 200 d. Of a 3 M sulfuric acid solution and the resulting mixture was cooled. At 10 [deg.] C., 190 d. Of a 5 M sodium nitrite solution is allowed to cool. After stirring for 5 ml, the cooling is started pediodically in lmin without cooling. the remaining amount of nitrosating agent required (a total of about 10 dj) The dosing is terminated when the temperature rise corresponding to a single dose, i.e. 2 d. of sodium nitrite solution, is reduced by at least 0.1 ° C. The final temperature of the reaction mixture is approximately 11 [deg.] C. The temperature difference corresponding to 2 d of the nitrosating agent solution is approximately 0.2 [deg.] C. during the reaction.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS61379A CS205690B1 (en) | 1979-01-29 | 1979-01-29 | Method of control and ending the charging chemical processus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS61379A CS205690B1 (en) | 1979-01-29 | 1979-01-29 | Method of control and ending the charging chemical processus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS205690B1 true CS205690B1 (en) | 1981-05-29 |
Family
ID=5338542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS61379A CS205690B1 (en) | 1979-01-29 | 1979-01-29 | Method of control and ending the charging chemical processus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS205690B1 (en) |
-
1979
- 1979-01-29 CS CS61379A patent/CS205690B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Quin et al. | Rapid manual determination of sulfur and phosphorus in plant material | |
| US5175502A (en) | Method and apparatus for determining acid concentration | |
| CS205690B1 (en) | Method of control and ending the charging chemical processus | |
| US4246171A (en) | Continuous diazotization process, wherein the rate of addition of inorganic nitrite is automatically controlled by polarovoltric means | |
| Grob et al. | Reaction calorimetry for the development of chemical reactions | |
| US4233213A (en) | Process for the continuous indirect diazotization of aromatic amines | |
| DK161723B (en) | METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING SMALL ION ACTIVITY VALUES IN A TEST FLOW IN AN ANALYSIS | |
| US3716333A (en) | Process of and apparatus for thermometric analysis | |
| US5006312A (en) | Gravimetric titration apparatus for the determination of the iodine number of carbon black | |
| JPS6130560B2 (en) | ||
| Karten et al. | Determination of the isocyanate and isothiocyanate groups. Micro and semimicro methods | |
| EP1561761A1 (en) | Method and apparatus for controlling a polymerization reaction | |
| SU1720704A1 (en) | Method of controlling chemical process | |
| US4439361A (en) | Process for controlling diazotization reactions involving nitrous reactant by testing the air above the reaction batch for its content of nitrous gases and feeding nitrous reactant in accordance with said content | |
| CS208429B1 (en) | A method for monitoring thermal changes accompanying chemical processes and apparatus for performing the method | |
| CS205687B1 (en) | Method of objective control and finishing the chemical processus | |
| SU425103A1 (en) | METHOD OF CONTROL OF NITRATION PROCESS | |
| CN118412048B (en) | A method for obtaining reaction kinetic parameters using online reaction calorimetry | |
| EP0386679B1 (en) | Method of analyzing washings for metal and apparatus | |
| US4227888A (en) | Method for the quantitative determination of cyanide | |
| Farr et al. | Commercial development of primary standards | |
| SU1287933A1 (en) | Method of automatic regulation of value ph in reactor of periodic action | |
| Wolfenden et al. | Heats of Ionization in Methyl Alcohol | |
| JPH0796171A (en) | Reaction control method | |
| Banks | A continuous, cumulative procedure for analysis of phosphine |