SU1675863A1 - Устройство автоматического управлени реактором полунепрерывного действи - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  разработки эффективной системы управлени  реакторами полунепрерывного действи  при одновременной и постепенной подаче двух и более компонентов в реактор в строго заданном стехиометрическом соотношении. Целью изобретени   вл етс  повышение производительности за счет повышени  точности регулировани  температуры реакционной массы. Сущность предлагаемого технического решени  состоит в регулировании температуры реакционной массы перераспределением расхода хладагента между змеевиком и рубашкой путем установки на общей входной линии подачи хладагента трехходового регулирующего клапана и применени  адаптивного регул тора переменной структуры с корректировкой угла наклона плоскости переключени  по количеству сдозированного компонента лз меи ника с большей степенью заполнени . Производительность двух компонентного дозатора и скорость вращени  мешалки увеличивают с учетом повышени  степени заполнени  реактора по сигналу с прибора контрол  уровн  в мернике с большим объемом компонента. При возникновении аварийных режимов, сопровождающихс  повышением температуры реакционной массы , по сигналу с прибора контрол  аномальных режимов производитс  отсечка подачи компонентов и аварийный сброс реакционной массы. Использование предлагаемого технического решени  обеспечивает сокращение норм расхода исходных компонентов, повышение выхода целевого продукта, снижение содержани  примесей, сокращение длительности дозировки компонентов и уменьшение интегрального модульного критери  оценки качества регулировани  температуры реакционной массы. 3 ил , 1 табл. Ј со

Description

Изобретение относитс  к области управлени  процессами нитровани , осуществл емыми в реакторах полунепрерывного действи  (РПНД), когда по услови м технологии требуетс  одновременна  синхронна  подача двух и более компонентов в строго заданном стехиометрическом соотношении,

и может найти широкое применение в химической , нефтехимической, химико-фармчцез- тической, лакокрасочной, витаминной, пищевой   других офасл х промышленности дл  синтеза лекарственных трепаратов унифицирующих добавок к топливам, лэков красок, ингибиторов и других веществ

Цель изобретени  - повышение производительности за счет повышени  точности регулировани  температуры реакционной массы.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства автоматического управлени  РПНД; на фиг. 2 - диаграмма динамики регулировани  температуры реакционной массы в установившемс  режиме при размещении на входной линии теплообменников регулирующих клапанов разных принципов действи ; на фиг. 3 - фазовый портрет работы адаптивной системы регулировани  переменной структуры.

Устройство (фиг. 1) состоит из реактора 1 и двух мерников 2 и 3. Реактор содержит параллельно соединенные рубашку 4 и змеевик 5, мешалку 6 с двигателем 7, выт жную систему 8 дл  отвода газообразных продуктов реакции и клапан 9 аварийного сброса. Через входной патрубок 10 трехходового регулирующего клапана 11 поступает хла- доагент в теплообменники реактора. Выход хладоагента с пониженной энтропией осуществл етс  через общий патрубок 12. Перед началом дозировки компонентов реактор через загрузочный патрубок 13 заполн етс  до отметки 14 тем минимальным количеством буферного раствора (как правило, нитрующим компонентом), которым обеспечиваетс  одновременно и погружение мешалки в реакционную массу и создание первоначальной поверхности теп- лосьема. По окончании дозировки обоих компонентов в реактор уровень реакционной массы повышаетс  до отметки 15.

В мерник 2 через патрубок 16 заливаетс  нитрующий компонент до отметки 17, а в мерник 3 через патрубок 18 - нитруемый компонент до отметки 19.

Температура в РПНД измер етс  первичным измерительным преобразователем (ПИП) 20, соединенным последовательно через вторичный измерительный прибор (ВИП) 21, адаптивный регул тор 22 с приводом трехходового регулирующего клапана .

Адаптивный регул тор 22 реализован на базе системы переменной структуры, функционирующей в скольз щем7режиме, поддерживаемом за счет изменени  угла наклона плоскости скольжени , осуществл емого по сигналу с ВИП контрол  уровн  в мернике в соответствии с изменением динамических характеристик РПНД по управл ющему каналу.

Регулируема  подача компонентов из мерников в реактор реализуетс  посредством многокомпонентного дозировочного

агрегата 23 переменной производительности , управл емого блоком 24.

Дл  регулировани  скорости вращени  двигател  мешалки служит прибор 25 управлени , Контроль уровн  дозируемого компонента в мернике 2 осуществл етс  с помощью ПИП 26 с ВИП 27, снабженным унифицированным нормирующим преобразователем .

0 Дл  контрол  текущего значени  уровн  в мернике 3 служит ПИП 28 с ВИП 29.

Дл  контрол  расхода компонентов, подаваемых из мерников в реактор, служат соответствующие ПИП 30, 31 и ВИП

5 32.33.

Контроль аварийного повышени  температуры реакционной массы осуществл етс  с помощью ПИП 34 с ВИП 35, снабженным блоком уставок на два диск0 ретных значени  выработки противоава- рийных управл ющих воздействий: меньшее из них предназначено дл  отсечки подачи компонентов через логический элемент ЗАПРЕТ 36, а большее - аварийного

5 сброса реакционной массы.

Устройство функционирует следующим образом.

Температуру реакционной массы регулируют по сигналу с адаптивного регул тора

0 22 воздействием на привод трехходового регулирующего клапана 11, управл ющего перераспределением хладоагента между змеевиком и рубашкой таким образом, что при понижении температуры увеличивает5 с  расход хладоагента через рубашки с одновременным уменьшением расхода хладоагента через змеевик, а при повышении температуры, наоборот, возрастает расход хладагента через змеевик и одно0 временно падает расход хладагента через рубашку.

Управл ема  подача дозируемых компонентов из мерников осуществл етс  с помощью двух компонентов дозировочного

5 агрегата 23 с коррекцией его производительности в сторону увеличени  расхода посредством прибора 24 управлени  в функции количества сдозированного компонента по сигналу с ВИП 27 - контрол  уров0 н  в мернике 2.

Регулирование скорости вращени  двигател  7 мешалки 6 осуществл етс  с помощью блока 25 управлени , представл ющего собой тиристорный преобразова5 тель частоты. В качестве задающего воздействи  системы регулировани  скорости вращени  двигател  мешалки служит текущее значение уровн  дозируемого компонента в мернике, замер емого ВИП 27.

При аварийном повышении температуры , когда она достигает значени  первой уставки, с ВИП 35 поступает команда логическому элементу ЗАПРЕТ 36 на отсечку подачи компонентов в реактор.

При достижении текущим значением температуры второй уставки с ВИП 35 поступает команда на клапан 9 аварийного сброса реакционной массы из реактора.

На фиг. 2 представлена диаграмма отклонени  температуры реакционной массы в динамическом стационарном режиме: дл  одного общего регулирующего клапана - 1, дл  двух регулирующих клапанов противоположных принципов действи  - 2 и дл  трехходового регулирующего клапана - 3. Как следует из диаграммы, минимальное отклонение температуры обеспечивает установка трехходового регулирующего клапана (АТз АТ2 ATi).

На фиг. 3 приведен фазовый портрет отклонени  температуры с учетом изменени  угла наклона а плоскости переключени  регул тора переменной структуры. Поскольку РПНД, как объект управлени , характеризуетс  значительным дрейфом параметров передаточных функций, то не исключена потер  регул тором в некоторый момент времени скольз щего режима, при котором возрастающее положительное отклонение температуры реакционной массы приводит к по влению аварийного режима в реакторе.

В этом случае, чтобы сохранить скольз щий режим работы регул тора переменной структуры во всем диапазоне иаменени  динамических характеристик РПНД, целесообразно по мере слива компонентов увеличивать угол плоскости скольжени .

1, 2, 3 - переходной процесс по фазовым траектори м соответственно в начале, середине и конце дозировки.

Оценка эффективности САУ представлена в таблице.

а (начало дозировки) az (середина дозировки)«з (конец дозировки).

Из таблицы следует, что разработанна  САУ вызывает сокращение норм расхода исходного сырь , повышение выхода целевого продукта, понижение содержани  примесей , сокращение длительности дозировки и уменьшение интегрального модульного критери  оценки качества регулировани  температуры реакционной массы.

Интегральный модульный критерий оценки качества регулировани  температуры определ етс  по формуле

FCO- r/(lT(r)-T3|-l)dr,

г где Т(г) - текущее значение температуры реакционной массы, К;

Тз заданное значение температуры, К; Тд - длительность дозировки,с;

АН - зона нечувствительности регул тора , К.

Таким образом, использование предлагаемого технического решени  позволит повысить точность стабилизации температурного режима реакционной массы до ±0,25°С, сократить длительность процесса дозировани  компонентов в 1,5-2 раза, уменьшить нормы расхода исходных компонентов в 1,4 раза и полностью устранить

получение бракованной продукции

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство автоматического управлени  реактором полунепрерывного действи , содержащее параллельно соединеннее змеевик и рубашку, привод мешалки, клапан аварийного сброса, регулирующий клапан на общей входной линии подачи хладоагента через змеевик и рубашку, первичный и вторичный измерительные преобразователи контрол  температуры реакционной массы, адаптивный регул тор температуры, мерники исходных компонентов с системой дозировани  их в реактор,

   снабженной прибором управлени , первичные и вторичные измерительные преобразователи контрол  уровней дозируемых компонентов в мерниках, причем выход с первичного измерительного преобразовател  температуры реакционной массы последовательно через его вторичный измерительный преобразователь и первый выход адаптивного регул тора температуры соединен с приводом регулирующего клапана , выход с первого первичного измерительного преобразовател  контрол  уровн  дозируемого компонента в мернике последовательно через его вторичный измерительный преобразователь соединен с

   вторым входом адаптивного регул тора температуры, отличающеес  тем, что, с целью повышени  производительности за счет повышени  точности регулировани  температуры реакционной массы, оно дополнительно содержит вторые первичный и вторичный измерительные преобразователи контрол  температуры реакционной массы , причем последний снабжен блоком уставок на два дискретных значени , логический элемент ЗАПРЕТ, система дозировани  компонентов выполнена в виде многокомпонентного дозировочного агрегата переменной производительности, привод мешалки выполнен след щим и снабжен своим блоком управлени , а на общей входной линии подачи хладоагента установлен трехходо- аой регулирующий клапан, причем выходе первого вторичного измерительного преобразовател  контрол  уровн  дозируемого компонента в мернике параллельно соединен с блоком изменени  производительности многокомпонентного дозировочного агрегата и с блоком управлени 

   след щим приводом мешалки, причем первый дискретный выход с второго вторичного измерительного преобразовател  контрол  температуры реакционной массы последовательно соединен через логический элемент ЗАПРЕТ с общим приводом многокомпонентного дозировочного агрегата , а второй его дискретный выход св зан с приводом клапана аварийного сброса.

   иг

   293

   292

   о

   ОД/2/

   d

   т

   Ь.

   9. г

   К-С 1

   4 AJtK

   Фм.Ъ