SU764716A1 - Exothermal process control method - Google Patents
Exothermal process control method Download PDFInfo
- Publication number
- SU764716A1 SU764716A1 SU782656857A SU2656857A SU764716A1 SU 764716 A1 SU764716 A1 SU 764716A1 SU 782656857 A SU782656857 A SU 782656857A SU 2656857 A SU2656857 A SU 2656857A SU 764716 A1 SU764716 A1 SU 764716A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- reactor
- temperature
- heat
- amount
- value
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
Изобретение относится к области управления непрерывными процессами химической технологии и касается, в частности, способа iperynHpoBaHHH температуры экзотермических процессов (например хлорирование, нитрирование, сульфирование), который может применяться в химической, фармацевтической, лакокрасочной, нефтехимической и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of control of continuous processes of chemical technology, and relates, in particular, to the iperynHpoBaHHH method of temperature of exothermic processes (e.g. chlorination, nitration, sulfonation), which can be used in chemical, pharmaceutical, paint, varnish, petrochemical and other industries.
Иэвестен способ управления реактором путем изменения подачи реагента в зависимости от температуры дзеакци- 15 онной массы с коррекцией по величине отношения производных количества тепла, выделяющегося в реакторе, и количества тепла, выделяющегося в ре акторе, по температуре [1].There is a known method of controlling the reactor by varying the supply of the reagent depending on the temperature of the reaction mass with correction in terms of the ratio of the derivatives of the amount of heat released in the reactor and the amount of heat released in the reactor with respect to temperature [1].
уровня реакционной массы, отвода жидкого и газового продуктов [2].the level of the reaction mass, the removal of liquid and gas products [2].
Недостатком известного способа явля ется то, что в нем не учитывается тепловой эффект побочных реакций, что снижает производительность реактора при управлении процессом на границе устойчивости.The disadvantage of this method is that it does not take into account the thermal effect of side reactions, which reduces the productivity of the reactor when controlling the process at the border sustainability.
Цель изобретения - обеспечить максимальную производительность реактора при оптимальном расходе реагентов за счет.повышения точности регулирования.The purpose of the invention is to ensure maximum reactor productivity at an optimal consumption of reagents due to the increased accuracy of regulation.
/Для этого скорость вращения_мешалки изменяют в зависимости от-величины отношения производных от количества выделившегося тепла в реакторе и количества отведенного тепла из реактора по температуре в 20 реакторе, при этом количество выНаиболее близким по технической. делившегося тёпла определяют по сущности к изобретению яьяяется способ концентрациям побочных продуктов в управления экзотермическим процессом в реакторе путем изменения скорости вращения мешалки в зависимости от и. суммы сигналов вязкости и уровня реакционной массы, подачи исходного реагентов и хладагента в реакторе в за-:· висимости от температуры рёакционной массы и суммы сигналов вязкости и жидком и газовом продуктах, количество отведенного тепла вычисляют по уровню реакционной массы, скорости вращения мешалки, перепаду температур на стенке реактора, температуре и расходу газового продукта./ For this vrascheniya_meshalki speed varies depending on - the ratio of the derivatives of the amount of heat evolved in the reactor and the amount of heat retracted from the reactor at a temperature in the reactor 20, the amount of the technical vyNaibolee. the divided heat is determined essentially by the invention, a method is found for the concentration of by-products in controlling the exothermic process in the reactor by changing the rotation speed of the mixer depending on and. the sum of the signals of viscosity and the level of the reaction mass, the supply of the starting reagents and refrigerant in the reactor, depending on: · the temperature of the reaction mass and the sum of the signals of viscosity and liquid and gas products, the amount of heat removed is calculated by the level of the reaction mass, speed of rotation of the mixer, temperature difference on the wall of the reactor, temperature and gas flow rate.
Для химических реакторов, в которых осуществляются экзотермические про764716 цессы, наличие различных возмущений . (изменение температуры и расхода хладагента, изменение· количества поступающего реагента,' а также условий протекания реакции и ее температуры) может вывести в неустойчивую область.For chemical reactors in which exothermic processes are carried out, there are various disturbances. (a change in temperature and flow rate of the refrigerant, a change in · the amount of the incoming reagent, as well as the conditions of the reaction and its temperature) can lead to an unstable region.
Для того, необходимо ловия:In order to catch:
чтобы процесс был устойчив, ί выполнение следующего усотв dQ ВЫд <ГГ > dT ’ производная по температуре от величины теплоотвода из реактора;that the process is stable, ί next execution usotv dQ d YOU <YY> dT 'of the temperature derivative of the magnitude of heat removal from the reactor;
производная по температуре от количества тепла, выделяющегося в реакторе. Q0TB и QBblA определяются из следующих выражений:temperature derivative of the amount of heat generated in the reactor. Q 0TB and Q BblA are determined from the following expressions:
'Oe».A'4 vP·«, С а*Ач1уР θοτβ где V' O e .A'4 v P · ", C a * Ach1 at P θοτβ where V
Я где <ЗТI where <ST
Значения п< п« >The values of n <n «>
объем реактора, м3; тепловой эффект основной реакции, ккал х х кг*< · моль~1 ;reactor volume, m 3 ; thermal effect of the main reaction, kcal x x kg * < · mol ~ 1;
тепловой эффект побочных реакций, ккал х х кг'/ моль'1;, коэффициент теплопередачи, ккал · м'-2 г·*4 х град_<; константы скорости, прямой и побочных реакций, г*;thermal effect of side reactions, kcal x x kg '/ mol'1;, heat transfer coefficient, kcal · m'- 2 g · * 4 x deg _ < ; rate constants, direct and adverse reactions, g *;
концентрация побочных продуктов, кг . моль X хм'3;concentration of by-products, kg mol X hm '3;
концентрация целевого продукта, кг · моль х хм*3; г поверхность теплообмена, 2 м ;the concentration of the target product, kg · mol x hm * 3 ; g heat exchange surface, 2 m;
температурный перепад по поверхности теплообмена реактора,°C; количество тепла, отводимого с газовым _ потоком, ккал •г-4 .temperature difference over the heat exchange surface of the reactor, ° C; the amount of heat removed with the gas _ stream, kcal • g- 4 .
Запас тепловой устойчивости экзотермического процесса определяется величиной коэффициента р> -' . При β> 1 50 '•изотермический процэсс устойчив, при |6 е 1 находится на границе тепловой^ устойчивости, при |Ъ < 1 процесс неустойчив. На величину коэффициента тепловой устойчивости наряду с изменением расхода хладагента, его температуры, поверхности теплообмена, расхода компонентов, температуры реакционной массы оказывает влияние и скорость вращения мешалки. С увеличением скорости вращёния мешалки соответствующим 60 образом возрастает и значение коэффициента теплоотдачи со стороны реакционной массы, что в свою очередь, сказывается на значении коэффициента теплопередачи.' С увеличением скорос25 КЦ’Кт СЦ atThe stock of thermal stability of the exothermic process is determined by the value of the coefficient p> - '. For β> 1 50 '• the isothermal process is stable, for | 6 e 1 it is on the boundary of thermal stability, for | b <1 the process is unstable. The value of the coefficient of thermal stability along with a change in the flow rate of the refrigerant, its temperature, heat exchange surface, flow rate of the components, temperature of the reaction mixture is also affected by the speed of rotation of the mixer. With an increase in the speed of rotation of the mixer, the value of the heat transfer coefficient from the side of the reaction mass increases correspondingly 60, which in turn affects the value of the heat transfer coefficient. ' With increasing speed 25 K C ' K t S C at
ОТХ 2~ ти вращения мешалки увеличивается коэффициент теплопередачи, что ведет к увеличению коэффициента тепловой устойчивости, так как возрастает 0от6 числитель коэффициента тепловой устойчивости.OTX 2 ~ of the rotation of the mixer increases the heat transfer coefficient, which leads to an increase in the coefficient of thermal stability, since the numerator of the coefficient of thermal stability increases from 0 to 6 .
Таким образом, по знаку и величине коэффициента тепловой устойчивости можно управлять процессом, воздействуя на скорость вращения мешалки реактора.Thus, by the sign and value of the thermal stability coefficient, it is possible to control the process by influencing the speed of rotation of the reactor mixer.
Максимальная производительность реактора достигается тем, что регулирующее воздействие осуществляется изменением скорости вращения мешалки, что не нарушает материального баланса реактора, позволяя сохранять подачу исходных реагентов на ранее заданном оптимальном уровне, и обеспечения условия протекания процесса на границе тепловой устойчивости. Работа реактора в этом режиме достигается тем, что рассчитывается коэффициент |i и в' соответствии с его знаком и величиной корректируется регулирующее воздействие. Сигнал коррекции направлен на такое изменение Структуры регулятора температуры, чтобы, воздействуя на скорость вращения мешалки, обеспечить стабилизацию температурного режима в реакторе на границе тепловой устойчивости.The maximum performance of the reactor is achieved by the fact that the regulatory effect is carried out by changing the speed of rotation of the mixer, which does not violate the material balance of the reactor, allowing you to maintain the supply of the starting reagents at a predetermined optimal level, and to ensure the conditions of the process at the boundary of thermal stability. The operation of the reactor in this mode is achieved by calculating the coefficient | i and, in accordance with its sign and magnitude, the regulatory action is corrected. The correction signal is aimed at such a change in the structure of the temperature controller, so that, acting on the speed of rotation of the mixer, to ensure stabilization of the temperature in the reactor at the boundary of thermal stability.
На чертеже представлена схема реализации способа управления экзотермическим непрерывным процессом.The drawing shows a diagram of a method for controlling an exothermic continuous process.
Реактор 1 с рубашкой 2 оснащен мешалкой 3 с электродвигателем 4, г трубопроводами 5 и 6 подачи исходных компонентов в реактор, перетоком 7, вытяжной системой 8 .и трубопроводом 9 подачи хладагента в рубашку. Температуру в реакторе измеряют первичным преобразователем 10 со вторичным прибором 11. Расход хладагента, поступающего в рубашку, измеряют первичным преобразователем 12 и прибором 13. Термопарами 14 и 15 и вторичным прибором 16 определяют перепад температуры на стенке реактора. Для определения поверхности теплообмена в реакторе служит уровнемер 17 со вторичным прибором 18. Расход газообразных продуктов реакции измеряют первичным преобразователем 19 и вторичным прибором 20, а температуру -термопарой 21 и прибором 22. Концентрация целевого продукта определяется первичным преобразователем 23 и прибором 24. Концентрация побочных продуктов в жидкой и газовой фазах определяются Соответственно первичными преобразователями 25 и 26 со вторичными приборами 27 и 28. В блоке 29 определяют произведение температурного перепада на поверхность теплообмена. В блоке рассчитывается значение коэффициента теплопередачи, исходя из значения расхода хладагента и скорости вращения мешалки, которая измеряется при65 борОм 31. В блоке 32 определяют количество тепла, отводимого через рубашку реактора. В блоке 33 рассчитывают энтальцию газового потока, отводимого вытяжной системой реактора, значение которой суммируют в блоке 34 с количеством отводимого тепла из реактора. В блоке 35 дифференцируют суммарное количество отводимого тепла по • температуре в реакторе. В блоке 36 у рассчитывают количество тепла, выделившегося в хоДе реакции получения целевого продукта с учетом его концентрации и температуры реакционной массы. В блоке 37 рассчитывают количество выделившегося тепла в ходе образования побочного продукта в жидкой фазе с учетом его концентрации и температуры реакционной массы. В блоке 38 ’определяют количество тепла, выделившегося в результате образования газообразного побочного продукта с учетом его концентраций в газовой фазе и ее температуры. Общее количество тепла, выделившегося в ходе реакции, рассчитывают в блоке 39 (сумматор) , а дифференцируют его значение по температуре реакционной массы в блоке 40. Сигналы с блоков 35 и 40 поступают в блок деления 41 для определения -значения и знака коэффициента тепловой устойчивости с целью корректировки параметров регулятора 42 переменной структуры.The reactor 1 with jacket 2 is equipped with a stirrer 3 with an electric motor 4, g pipelines 5 and 6 for supplying the initial components to the reactor, overflow 7, exhaust system 8. and a pipeline 9 for supplying refrigerant to the jacket. The temperature in the reactor is measured by the primary transducer 10 with the secondary device 11. The flow rate of the refrigerant entering the jacket is measured by the primary converter 12 and the device 13. Thermocouples 14 and 15 and the secondary device 16 determine the temperature difference on the wall of the reactor. To determine the heat transfer surface in the reactor, a level gauge 17 with a secondary device 18 is used. The flow rate of gaseous reaction products is measured by the primary converter 19 and the secondary device 20, and the temperature is measured by the thermocouple 21 and the device 22. The concentration of the target product is determined by the primary converter 23 and the device 24. The concentration of by-products in the liquid and gas phases are determined respectively by primary converters 25 and 26 with secondary devices 27 and 28. In block 29, the product of the temperature difference by erhnost heat. In the block, the value of the heat transfer coefficient is calculated based on the value of the refrigerant flow rate and the stirrer rotation speed, which is measured at 65 boron 31. In block 32, the amount of heat removed through the reactor jacket is determined. In block 33, the enthalpy of the gas stream removed by the exhaust system of the reactor is calculated, the value of which is summed in block 34 with the amount of heat removed from the reactor. In block 35, the total amount of heat removed is differentiated by temperature in the reactor. In block 36, the amount of heat released in the course of the reaction to obtain the target product is calculated taking into account its concentration and temperature of the reaction mixture. In block 37, the amount of heat generated during the formation of a by-product in the liquid phase is calculated taking into account its concentration and the temperature of the reaction mixture. In block 38 ’, the amount of heat released as a result of the formation of a gaseous by-product is determined taking into account its concentration in the gas phase and its temperature. The total amount of heat released during the reaction is calculated in block 39 (adder), and its value is differentiated by the temperature of the reaction mass in block 40. The signals from blocks 35 and 40 are sent to the division unit 41 to determine the value and sign of the thermal stability coefficient c the purpose of adjusting the parameters of the controller 42 variable structure.
Способ осуществляется следующим /образом.The method is as follows / as follows.
По данным, о расходе хладагента, уровне реакционной массы, перепаде температур на стенке реактора, скорости вращения мешалки, а также о расходе и температуре газообразных продуктов, которая поступает с приборовAccording to the data on the flow rate of the refrigerant, the level of the reaction mass, the temperature difference on the wall of the reactor, the speed of rotation of the stirrer, as well as the flow rate and temperature of the gaseous products that comes from the devices
13,. 16, 18, 20, 22 и 31, в блоке 34 формируется значение QOTB .thirteen,. 16, 18, 20, 22 and 31, in block 34, a Q OTB value is generated.
Значение Q вид. Формируют в сумматоре 39 на основании концентраций делового продукта, побочного продукта и отходящих газов, измеряемых приборами 24, 27 и 28, а тепловые эффекты реакций рассчитываются в блоках 36, 37 и 38. В блоках дифференцирования 35 и 40 формируют производные οΐ QOTB и QBblA по температуре в реакторе. От блоков дифференцирования знаd0OTB ^0выд·. . _ чения ———и——— поступают на блок деления 41, с выхода которого снимаетсй значение коэффициента л.— 1 й0выд Q value view. They are formed in adder 39 based on the concentrations of the business product, by-product and exhaust gases measured by devices 24, 27 and 28, and the thermal effects of the reactions are calculated in blocks 36, 37 and 38. Derivatives οΐ Q OTB and Q are formed in differentiation blocks 35 and 40 BblA temperature in the reactor. From differentiation blocks, know 0 O TB ^ 0out ·. . _ Cheniya --- --- and fed to dividing unit 41, which is removed from the output value of the coefficient Leningrad-1 d0 vyd
Сигнал поступает на изменение параметров регулятора 42 переменной структуры, на который также подается с прибора 11 текущее значение температуры в реакторе. Выходной сигнал регулятора 42-поступает на двигатель мешалки реактора, изменяя скорость ее вращегния.The signal is applied to change the parameters of the controller 42 of a variable structure, to which the current temperature value in the reactor is also supplied from the device 11. The output of the regulator 42 is supplied to the reactor stirrer motor by changing the rotation speed of its Nia g.
Использование предлагаемого способа управления позволяет проводить тех· нологический процесс при максимальной производительности на границе тепловой устойчивости в условиях наличия всевозможных возмущений, при этом производительность реактора повышает-.. ся на 10-15%. Экономический эффект от использования данной системы управления за счет обеспечения максимальной производительности реактора р расчете на 1 т готового продукта роставляет 175 руб. и'при готовой . . программе в 200 т составит 35000 руб.Using the proposed control method allows carrying out the technological process at maximum productivity on the border of thermal stability under the conditions of the presence of various disturbances, while the reactor productivity increases by 10-15%. The economic effect of using this control system by ensuring maximum reactor productivity p per 1 ton of the finished product is 175 rubles. and when ready. . the 200 ton program will amount to 35,000 rubles.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782656857A SU764716A1 (en) | 1978-08-22 | 1978-08-22 | Exothermal process control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782656857A SU764716A1 (en) | 1978-08-22 | 1978-08-22 | Exothermal process control method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU764716A1 true SU764716A1 (en) | 1980-09-23 |
Family
ID=20782204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782656857A SU764716A1 (en) | 1978-08-22 | 1978-08-22 | Exothermal process control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU764716A1 (en) |
-
1978
- 1978-08-22 SU SU782656857A patent/SU764716A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1187267A (en) | Olefin oxidation reactor temperature control | |
EP3160634A1 (en) | Control of ammonia and/or air feed into an ammoxidation reactor | |
SU764716A1 (en) | Exothermal process control method | |
JPS6196446A (en) | Method and device for measuring and monitoring concentrationof hydrogen peroxide in liquefied reaction medium | |
RU2326424C2 (en) | System of automatic temperature profile support in reactor | |
EP0111341A2 (en) | Process for producing a vinyl polymer | |
US2710246A (en) | Continuous method of producing dilute gaseous chlorine dioxide | |
SU1526811A1 (en) | Method of controlling reactor for liquid-phase exothermal periodic processes | |
SU887575A1 (en) | Method of butadiene polymerization process control in solution | |
SU922111A1 (en) | Method for controlling butadiene polymerization | |
SU729184A1 (en) | Method of automatic control of propylene hydroformylation process | |
SU1214190A1 (en) | Method of automatic controlling of chemical semicontinuous reactor for liquid-phase exothermal processes | |
SU865371A1 (en) | Method of automatic control of chemical reactor for liquid phase exothermic processes | |
SU916382A1 (en) | Method of automatic control of sodium perborate synthesis process | |
SU724525A2 (en) | Method of molecular mass polybutodiene distribution control | |
JP2003059836A (en) | Method and apparatus of supplying gas for chemical vapor deposition unit | |
RU86329U1 (en) | ADAPTIVE CONTROL DEVICE FOR SEMI-CONTINUOUS ACTION REACTOR | |
SU1675863A1 (en) | Apparatus for automatically controlling semicontinuous reactor | |
SU706101A1 (en) | Method of automatic control of continuous action reactor operation | |
SU1036360A1 (en) | Method of automatic control of continuous action reactor | |
SU539598A1 (en) | Method for automatic temperature control in a semi-continuous reactor | |
SU654627A2 (en) | Method of regulating continuous process of polymerization | |
SU753850A2 (en) | Method of automatic control of organochlorosilane production process | |
SU874607A1 (en) | Method of automatic control of sulfur dioxide production process | |
RU1804903C (en) | Device for automatic control of exothermic process in semicontinuous reactor |