SU735293A1 - Способ управлени экзотермическим процессом - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к управлению экзотермическими процессами (хлорирование, нитрование , сульфирование) в аппаратах полунепрерывного действи  и может быть применено в химической, фармацевтической и лакокрасочной промыишенности. Известен способ управлени  экзотермическим процессом, в котором основной технологический параметр - температура-регулируетс  по заданной программе 1. Наиболее близок по технической суЦдаости к предлагаемому изобретению способ управлени  экзотермическим процессом в аппарате полунепрерывного действи , содержащем рубаишу и змеевик, по температуре реакционной массы изменением расхода хладагента путем переключени  управл ющих контуров при ходе со стадии пуска к стади м дозировани  реагента, вьздержки реакционной массы и выгрузки в зависимости от температуры 12. Однако при таком способе управление процессом на всех стади х осуществл етс  одним общим контуром, что не позвол ет сделать систему управлен оптимальной дл  каждой Стадии. Кроме того, момент выхода реактора на режим определ етс  лишь п0 достижению заданной температуры, что в случае полунепрерывных экзотерлшческих процессов .часто приводит к значительным выбегам температуры в начале стадии дозировани  и по окончании ее и возникновению аварийной ситуации. Цель изобретени  - обеспеч ие безаварийного проведени  процесса путем повышени  качества регулировани  температуры. Это достигаетс  тем, что переключение со стадии пуска на стадию дозировани  осуществл ют по отклонению температуры реакционной массы и ее первой производной по времени от заданных значений путем закрыти  клапана подачи теплоносител  и открыти  клапанов подачи хладагента и реагента, переключаиие со стадии дозировани  на стадию вьщержки осуществл ют по понижению температуры реакционной массь от заданного значени  Путем закрыти  клапана подачи реагента и открыти  клапана подачи хладагента, переключение со стадии вьщержйи на стадию выгрузки осуществл ют по снижению средней

величины температурного перепада на входе и выходе хладагента из змеевика путем открыти  клапана выгрузки.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ управлени  экзотермическим процессом.

Реактор 1 снабжен рубашкой 2, змеевиком 3 и мешалкой 4. Клапан 5 воздействует на подачу реагента, клапан 6 - на расхЩхладагента через змеевик и клапан 7 - н:а расход теплоносител  через рубашку. Клапан 8 служит дл  выгрузки реакционной массы. Температура в реакторе измер етс  датчиком 9 и вторичным прибором 10. Перепад температуры хладагента на змеевике измер етс  датчиками 11 и 12 и вторичным прибором 13. Блоки 14-16 служат дл  сравнени  перепада температуры на змеевике, температуры в реакторе и скорости ее изменени  с заданными значени ми. Блок 17 служит дл  формировани  сигнала о скорости изменени  температуры в реакторе Блоки 18-20 осуществл ют управление клапанами j7, 5, 6 по температуре в реакторе. Блок 21 осуществл ет j управление переключающими реле 22-24 в соответствии с заложенным алгоритмом их работы.

Способ управлени  экзотермическим процессом осуществл етс  следующим образом.

Сначала tфи 0°С в реактор загружают один из исходных реагентов до определенного урпън , затем реактор подогревают до заданной температуры, по достижении которой начинают дозирование в реактор второго реагента Подача реагента сопровождаетс  быстрой экзотермической реакцией. В ходе дозировани  уровень реакционной массы увеличиваетс . На этой стадии процесса и на всех последующих (выдержка, выгрузка) требуетс  стабилизаци  температуры в реакторе. По окончании стадии дозировани  реакционную массу еще некоторое врем  выдерживают в реакторе, а затем выгружают. В качестве управл ющего воздействи  по температуре реактора на стади х загрузки, вьщержки и выгрузки используют подачу хладагента, на стадии пуска - подачу теплоносител , а на стадии дозировани  - подачу реагента.

Значени  коэффициентов передаточных функций W каналов управлени  дл  различнь1Х стадий рассчитывались дл  уравнени  вида.

-tp

К

-е

W (Т-РМ)-() к - коэффициент усилени ;

т

I- посто нные времени, мин; - врем  з;шаэдывани , мин; - оператор Лапласа.

Динамические характеристики реактора на различных стади х процесса существенно отличаютс , а на стадии дозировани , кроме того, мен ютс  по ходу подачи, реагента. Это приводит к необходимости использовани  на каждой стадии регул торов соответствующей структуры, которые выбирают к настраивают, исход  из свойств объекта и требований к качеству регулировани  температуры на каж ой стадии.

После загрузки реактора при пуске процесса , когда температура в реакторе ниже задан ,ной и ее нужно как можно быстрее подн ть до регламентного значени , на блок 21 поступает сигнал с блока 15. По сигналу Пуск регулирующий блок 18 с ПД - законом регулировани  через реле 22 переключени  управл ет клапаном 7 на подаче теплоносител  в рубащку. Пуск заканчивают, когда температура

реактора попадает в заданный интервал значений , а ее перва  производна  становитс  меньше или равна нулю, о чем на блок 21 поступ т соответствующие сигналы с блоков 15 и 16.

Реле 22 переключени  отключает блок 18 от клапана 7, а управление процессом на стадии дозировани  производитс  рйулирующим блоком 19 с регул тором с переменной структурой (РПС), который через реле 23 воздействует на клапан 5 подачи реагента. На стадии дозировани  вследствие изменени  и объема и состава реакционной массы реактор обладает нестационарной динамикой, поэтому на этой стадии лучше использовать регул тор

с переменной структурой.

Стади  дозировани  реагента заканчиваетс , когда температура в реакторе будет м«п.ше задани , о чем на блок 21 поступил сигнал с блока 15. Реле 23 отключает блок 19 от

клапана 5, а управление процессом на стадии вьщержки реакционной массы, когда реаквдм химического взаимодействи  заканчиваетс  и тепловой эффект уже незначителен, производитс  блоком 20 с позиционным регул тором , который через реле 24 воздействует на клапан 6 подачи хладагента в змеевик реактора . Когда средн   величина перепада температуры хладагента на змеевике будет меньше заданной величины, чгто свидетельствует о завершении химического взаимодействи  в реакторе , на блок 21 поступит сигнал с блока 14 сравнени . Процесс на этом заканчиваетс  и с блока 21 поступает сигнал на клапан 8 выгрузки.

Claims (2)

1. Использование принципа постадийного управлени , новых параметров, определ ющих переход со стадии пуска к стадии дозировани  реагента, затем к вьщержке и последующей выгрузке, приводит к улучшению качества регулировани  температуры (интегральна  ква ратична  оценка уменьшаетс  в 1,5 - 2 раза устран ет недопустимые выбеги температуры реакционной массы в момент перехода от одной стадни к другой. Формула изобретени  Способ упр1авлени  экзотермическим процессом в аппарате полунепрерывного действи , содержащем рубашку и змеевик, по температу ре реакционной массы изменением расхода хладагента путем переключога  управл ющих контуров при переходе со стадю пуска к стади м дозировани  реагента, выдержки реакционной массы и вьп-рузк  в завимимости от температуры, отдача ющ и йс  тем, что, с целью обеспечени  безаварийного проведени  процесса путем повышени  качества регулировани  температуры, переключение со стадии пуска на стадию дозировани  осушест36 вл ют по отклонению температуры реакционной массы к ее первой производной по времени от заданных значосий путем закрыти  клапана подачи теплоносител  и открыти  клапанов подачи хладагента и реагента, переключение со стадии дозировашм на стадию выдержки осуществл ют по понижению температуры реакционной массы от заданного значени  путем закрыти  клапана подачи реагента и открыти  клапана подачи хладагента, переключение ей стадии выдержки на стадию выгрузки осущест 9ЛЯЮТ по снижению средней величины температурного перепада на входе и выходе хладагента из змее)вшса путем открыти  клапана выгрузки. Источники информацш, прин тые во внимание при экспертизе 1.,,Химическа  промышленность, 1966, N 2, с. 168.
2. 2. Казаков А. В. и др. Основы автоматики и автоматизации .химических производств. .: Машиностроение, 1970, с. 345.

   , ;;::,.

   .;. .