SU1214190A1 - Способ автоматического управлени химическим полунепрерывным реактором дл жидкофазных экзотермических процессов - Google Patents

Description

« , 1

изобретение относитс  к автомати-- ческому управлению процессами химической технологии и может быть использовано в химической, нефтехимической и химико-фармацевтической промьшшенности при автоматизации реакторов полунепрерьтного действи ,

Цель изобретени  - повьшение ка- честна регулировани  температуры з реакторе и обеспечение безаварийного проведени  процесса.

На фиг. 1 представлена структурна  реализации способа управлени  полунепрерьшным реактором; на фиг. 2 - семейство динамических зависимостей параметра дл  адиабатического режима при посто нных значени х расхода приливаемого реагента; на фиг, 3 - графики изменени  температуры Т. и расхода G;. на фиг с 4 - графики изменени  текущего О и заданного ©з значени  регулируемого параметра.

Схема реализации способа (фиг,1) содержит реактор 1 смешени  с теплообменником , адиабатический микрореактор 2 смешени , на входе и выходе которого установлены термопреобразователи 3, 4 и 5, блок 6 обработки сигналов, сумматор 7, регул тор 8 с элементом 9 сравнени , исполнительный механизм 10 и линию 11 подачи второго.реагента.

Управл емость экзотермического процесса определ етс  возможностью изменени  скорости тепловыделени  процесса за счет реакций

214-190 .2

где V,, G - объем и расход микрореактора соответственно ;

Ср - теплоемкость, 5 К - константа.

Значение & можно получить путем обработки сигналов с термопреоб- раэователей микрореактора. На основании уравнени  теплового баланса 10 микрореактора можно написать

.. Цм. + (т - т

с„ dt т;,

где Tf, - температура на в ыходе мик- ts рореактора;

Т - температура на входе микрореактора (она равна температуре в реакторе). Таким образом, сигнал & , исполь- 20 зуемый дл  управлени  процессом,

определ етс  согласно уравнению (2) перепад температуры на микрореакторе cyм мpyeтc  с производной выход- . ной температуры микрореактора, ум- 25 ноженной на врем  пребывани  в микрореакторе

t - (5fi

30

35

Расход рециркул .ционной массы (G) через микрореактор посто нньм. Объем -1Икрореактора Vf до 1% от объема реактора. За счет меньшего времени пребывани  микрореактора по сравнению с реактором (t 2 с) увеличиваетс  быстродействие и точность регулировани  процессом.

быд

Ч

40

где q. - тепловой эффект - i-й реакции ,

R; - скорость i-й реакции, п - количество реакций в системе .

Пр мое измерение величины Б реальном масштабе времени позвол ет судить о скорости протекани  процесса и измен ть ее в нужном направлении.

Параметр микрореактора, используемый , в системе управлени  и-обозначаемый & , пропорционален скорости тепловьщелени  процесса за счет реакций, т.е.

,Д

Расход рециркул .ционной массы (G) через микрореактор посто нньм Объем -1Икрореактора Vf до 1% от объема реактора. За счет меньшего времени пребывани  микрореактора по сравнению с реактором (t 2 с) увеличиваетс  быстродействие и точность регулировани  процессом.

Способ осуществл етс  следующим образом.

Реактор 1 заполн ют до некоторого объема одним из реагентов.По линии 11 в реактор подают второй реагент. Реакционна  смесь поступает по реци кул штонной линии в адиабатический микрореактор 2 смешени , В микрореаторе 2 происходит выделение некото- рог о количества теплоты за счет -продолжающихс  в нем химических ре- , На входе и выходе микрореактора дифференциально вкл oчeны термопреобразователи .3 и 4, определ ющие перепад (т - Т). Сигнал с термопреобразовател  5 поступает в блок 6 обработки сигналов, где проходит электронные .преобразую1чие це- ni-i дл  получени  сигнала о. dTv

(где

м

м

и далее на сумматор 7,

где суммируетс  с сигналом о перепаде температур. Полученный на сумматоре 7 сигнал (0) подают на элемент 9 сравнени  регул тора 8, определ ют отклонение текущего значени  0 от заданного значени  Qj , соответствующего заданной скорости теп- ловьщелени . Сигнал, соответствующи этому отклонению, преобразуют в регул торе 8 в сигнал управлени  расходом приливаемого реагента, воздействующий на исполнительный механизм 10.

На фиг.- 2 представлено семейство динамических характеристик параметра Q , пропорционального скорости тепловьщелени , полученных путем моделировани  на ЭВМ полунепрерывного процесса с экзотермической реакцией 2-го пор дка. Один из компонентов реакции залит в реактор предварительно . Второй реагент- подают с посто нным расходом без системы тепло- отвода - адиабатический режим реактора (характеристики с системой теплоотвода аналогичны, но как бы замедлены по времени). Начальна  температура процесса 30°С. Подача реагента прекращалась при достижении температуры в реакторе 60 С (пунктиром показано изменение 0 после отсечки). Особенностью харак- теристик рассматриваемых процессов  вл етс  экстремальность скорости тепловьщелени , т.е. наличие точек резкого возрастани  скорости теп14190

ловьщелени  (даже после отсечки), что ведет к значительному увеличению температуры процесса (и может привести к тепловому взрыву). При

5 регулировании же по данному способу величина & (скорость тепловыделени ) ограничиваетс  в заданных пределах изменением расхода приливаемого реагента.

10 На фиг. 3 представлены графики изменени  текущего 6 и заданного значени  Q регулируемого параметра. Задание на величину Q переменное в зависимости от текущей температуt5 ры процесса. Стадии нагрева и дозировки совмещены, т.е. химический процесс начинаетс  при Т 120 С. За счет вьоделенного в ходе химических реакций тепла скорость вьщеле20 ни  которого регулируетс  изменением приливаемого расхода G, температура повышаетс  до , что соответствует температуре ведени  процесса. При регулировании по дан25 ному способу, как видно и из графиков , характер изменени  температу ры плавный, с минимальной (меньше 1°) величиной перерегулировани .

30

35

Данный способ обеспечивает ведение процесса С высокой интенсивностью , осуществл ет автоматически защиту процесса; не требует приборов дл  измерени  других параметров процесса (концентраций компонентов и т. д.).

«.

и Jf Sy

TO

r:c

30

- 50

20

- 4Q

Ю

30

20

0

W BO 30 фиъ.З

120

150 1BO

20

W

0

30b OBO120 150

фиг.

Составитель Г.Огаджанов Редактор Л.Авраменко Техред М.Надь Корректор Л,Пилипенко

818/10.

Тираж 527Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Claims (1)

1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИМ ПОЛУНЕПРЕРЫВНЫМ РЕАКТОРОМ ДЛЯ ЖИДКОФАЗНЫХ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ путем изменения расхода одного из входных потоков в реакторе в зависимости от перепада температуры на адиабатическом микрореакторе смешения, установленном на выходе реактора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования температуры в реакторе и обеспечения безаварийного проведения процесса, осуществляют рециркуляцию продукта с выхода микрореактора на вход реактора, определяют скорость изменения температуры на выходе микрореактора, вычисляют скорость тепловыделения процесса путем суммирования значений перепада температур на микрореакторе и скорости изменения температуры на выходе микрореактора, определяют отклонение рассчитанной скорости тепловыделения процесса от заданного значения и изменяют расход одного из параметров входных потоков в реактор пропорционально величине этого отклонения.