Claims (2)
Однако известный способ не обесto печивает высокую точность и устойчивость процесса регулировани подавл ющего большинства экзотермических реак1щй, поскольку применим только дл быстропротекающих реакций (на15 пример, реакций типа нейтрализации), когда реакци полностью заканчиваетс в пределах реактора, т.е. осуществл етс управление по существу не химической реакцией во времени, а стехи20 ометрическим соотношением компонеи- тов исходной реакционной смеси, что не вл етс достаточным условием дл получени заданного состава продук3 roB реакции при регулировании болъшинством экзотермических процессов. Цель изобретени - получение продуктов реакции заданного состава за счет улучшени качества регулировани . Поставленна цель достигаетс тем что согласно способу реакционную смесь, вьпсод щун) из реактора, подают в микрореактор смешени с адиабатическим режимом, измер ют температуру реакционной смеси на входе и выходе микрореактора, определ ют разность этих температур, наход т отклонение этой разности от заданного значени , соответствующего заданному составу целевого продукта, и в зависимости от величины отклонени изм н ют расходы реагентов, катализатора хладагента или температуру хладагента . На фиг. 1 представлена структурна схема реализации способа управлени химическим реактором; на фиг, график зависимости регулируемого параметра Д Т от соотношени расходов реагентов п , на фиг. 3 - харак теристики работы системы управлени при возмущении по каналу регулировани (п 6((52)(предлагаемь|р способ ) ; на фиг. 4 - то же, по начальСд известный ной концентрации С способ). Схема дл реализации способа соде жит реактор 1 смешени с теплообменником , адиабатический микрор.еактор 2 рмешени на входе и выходе которого установлены термопары 3 и 4, элемент 5 сравнени , регул тор 6 с элементом 7 сравнени и исполнительные механизмы 8. В микрореакторе протекает тот же процесс, что и в реакторе, причем выходные параметру процесса в реакторе , а именно, выходной расход G, концентрации компонентов С и температура Т реакционной массы, вл ютс начальными дл микрореактора, в котором выдел етс некоторое количество теплоты за счет продолжающейс химической реакции. Перепад температур ДТ на входе и выходе микрореактора определ етс начальными услови ми процесса дл микрореактора и пропорционален скорости реакции в микрореакторе, отнесенной к единице расхода &,т.е. величине, равнозначной значению концентрации продуктов реакции. Следовательно, посто нство 1 Д Т обеспечивает и посто нство концентрации целевого продукта. Исход из условий теплового баланса в реакторе и микрореакторе, можно определить значение йТ, соответствующее заданной концентрации целевого продукта в реакторе. За счет значительно меньшего объе ма микрореактора и меньшего времени пребывани в нем реакционной массы по сравнению с реактором, а также повьш1енной температуры и адиабатического режима все процессы, происход щие в нем.протекают быстрее и это позвол ет обеспечить задаваемое предварение при управлении процессом при любом изменении параметров в реакторе . Способ осуществл етс следующим образом. Реагенты по лини м 9 и 10 поступают в реактор I смешени , откуда реакционна смесь поступает в адиабатический мйкрореактор 2 смешени . В микрореакторё 2 реакционна смесь на греваетс за счет продолжающейс химической реакции. Температуру реакционной смеси на входе и выходе микрореактора 2 измер ют с помощью термопар 3 и 4, выходные сигналы которых подают на элемент 5 сравнени , определ ющий перепад температур лТ. С элемента 5 сравнени сигнал подают на элемент 7 сравнени , определ ющий отклонение перепада температур дТ от заданного значени ДТ, соответствующего заданной концентрации целевого продукта. Сигнал, соответствующий этому отклонению, преобразуют в регул торе 6 в сигнал управлени входным параметром реактора 1 смешени , воздействующий на исполнительный механизм 8. Сплощной линией(фиг. 1) показан канал управлени (расход хладагента остальные возможные каналы (расходов реагентов, катализатора , температуры хладагента) показаны пунктиром. Вследствие невозможности получени аналитической зависимости регулируемого параметра лТ от регулирующих на фиг. 2 приведен один из графиков статических характеристик по разньм каналам управлени , полученный численным решением на ЭВМ, например , по каналу,.соотношение расходов ре геитов которого ДТ F(n). В переходных процессах (фиг. 3) при управлении по предлагаемому способу величина возмущени по начальной концентрации первого реагента С составл ет 25% от номинального значе ни . При изменении СQ2. Увеличиваетс ЛТ, что вызывает в свою очередь , уменьшение значени параметра G, который определ ет параметр п, значение С возврг.щаетс к заданному . В переходных процессах (фиг. 4) при возмущении по начальным концентраци м реагентов при управлении по известному способу путем стабилизации параметров Т и Gг по С отрабатывают контур стабилизации температуры Т. Концентраци целевого продукта С уменьшаетс при нарушении эквимол рного соотношени так как скорость реакции уменьшаетс Предлагаемый способ управлени обеспечивает по сравнению с известны ми способами стабилизацию состава пр дуктов реакции и обладает следующим преимуществами:а )способ не требует применени приборов анализаторов качества дл получени текущей информации о продукте и сырье, тем более, что многие процессы не оснащены такими приборами . Это позволит устранить расходы на их разработку; дл многих процессов не требует приборов дл из мерени расходов; все это позволит уменьшить капиталовлени ; б)применим при любом гидродинамическом режиме реактора; в)способ обеспечивает посто нство скорости процесса, что позвол ет рекомендовать его дл потенциально опасных процессов {значительное тепло- и газовыделениь), что ведет к их интенсификации и снижению потенциальной опасности; г)применим дл процессов с неизвестным механизмом реакции, при отсутствии математических моделе Т и требует дл расчета САУ минимального обьема экспериментальных исследований . Дл , многих процессов, термодинамическиепараметры которых имеютс в справочниках, экспериментальные данные вообще не требуютс ; д) обладает простотой технической реализации на серийно выпускаемых элементах элактропневмоавтоматики (за исключением микрореактора) и незначительными затратами. Формула изобретени Способ автоматического управлени химическим реактором дл жидкофазных экзотермических процессов путем изменени расходов реагентов, катализатора , хладагента или температуры хлад агента, отличающийс тем, что, с целью получени продуктов реакции заданного состава за счет улучшени качества регулировани , реакционную смесь, выход щую из реактора, подают в микрореактор смешени с адиабатическим режимом, подают в микрореактор смешени с адиабатическим режимом , измер ют температуру реакционной смеси на входе и выходе микрореактора , определ ют разность этих температур, наход т отклонение этой разности от заданного значени , соответствующего .заданному составу цег левого продукта, ив зависимости от величины отклонени измен ют расходы реагентов, катализатора, хладагентаа или температуру хладагента. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 340442, кл. В 01 F 3/08, 1970. However, the known method does not ensure the high accuracy and stability of the process of controlling the overwhelming majority of exothermic reactions, since it is applicable only to fast-flowing reactions (for example, neutralization-type reactions) when the reaction completely ends within the reactor, i.e. control is essentially non-chemical reaction over time, but rather stoichi20 is the ratio of the components of the initial reaction mixture, which is not a sufficient condition for obtaining a given composition of the products of the roB reaction under most of the exothermic processes. The purpose of the invention is to obtain reaction products of a given composition by improving the quality of regulation. The goal is achieved by the fact that, according to the method, the reaction mixture, vpod shchun) from the reactor, is fed into the microreactor of mixing with the adiabatic regime, the temperature of the reaction mixture at the inlet and outlet of the microreactor is measured, the difference of these temperatures is determined, the deviation of this difference from corresponding to the desired composition of the target product, and depending on the magnitude of the deviation, the costs of the reactants, the refrigerant catalyst or the temperature of the refrigerant are measured. FIG. 1 is a structural diagram of the implementation of a method for controlling a chemical reactor; in FIG. 1, a plot of adjustable parameter D T versus reagent consumption ratio n, in FIG. 3 - characteristics of the operation of the control system in case of disturbance along the control channel (clause 6 ((52) (propose method); fig. 4 - the same, starting with the known concentration method C)). The scheme for implementing the method maintains the reactor 1 mixing with a heat exchanger, an adiabatic microorrector 2 mixing at the inlet and outlet of which thermocouples 3 and 4 are installed, comparison element 5, controller 6 with comparison element 7 and actuators 8. The same process proceeds in the microreactor, moreover, the output process parameter in the reactor, and The output flow rate G, the concentration of components C, and the temperature T of the reaction mass, are initial for a microreactor in which a certain amount of heat is released due to the ongoing chemical reaction. The temperature difference DT at the inlet and outlet of the microreactor is determined by the initial conditions for the microreactor and is proportional to the reaction rate in the microreactor, referred to the consumption unit &, i.e., a value equivalent to the concentration of the reaction products. Consequently, the constant 1 D T provides the constant concentration of the target product. Based on the conditions of heat balance in the reactor and microreactor, it is possible to determine the value of τ, corresponding to a given concentration of the target product in the reactor. Due to the much smaller volume of the microreactor and the shorter residence time of the reaction mass in it as compared to the reactor, as well as the elevated temperature and adiabatic mode, all processes occurring in it proceed faster and this ensures a predetermined prediction in controlling the process parameters in the reactor. The method is carried out as follows. The reactants through lines 9 and 10 enter the mixing reactor I, from where the reaction mixture enters the adiabatic microreactor 2 mixing. In microreactor 2, the reaction mixture is heated due to the ongoing chemical reaction. The temperature of the reaction mixture at the inlet and outlet of the micro-reactor 2 is measured using thermocouples 3 and 4, the output signals of which are fed to the comparison element 5, which determines the temperature difference LT. From the comparison element 5, a signal is applied to the comparison element 7, which determines the deviation of the temperature difference dT from the specified value of the DT corresponding to the specified concentration of the target product. The signal corresponding to this deviation is converted in the controller 6 into the control signal of the input parameter of the mixing reactor 1, acting on the actuator 8. The flat line (Fig. 1) shows the control channel (refrigerant consumption, other possible channels (reagent consumption, catalyst, refrigerant temperature ) are shown by a dotted line. Due to the impossibility of obtaining the analytical dependence of the adjustable parameter LT on the regulating parameters in Fig. 2, one of the graphs of static characteristics along different control channels is shown phenomena obtained by a numerical solution on a computer, for example, over a channel, the ratio of the expenditures of geoiths is DT F (n). In transients (Fig. 3) when controlled by the proposed method, the disturbance value for the initial concentration of the first reagent C is 25% from the nominal value. When CQ2 changes. LT increases, which in turn causes a decrease in the value of the parameter G, which determines the parameter n, the value of C returns to the specified value. In transients (Fig. 4), when disturbed by the initial concentrations of reagents when controlled by a known method by stabilizing the parameters T and Gg in C, the temperature stabilization circuit T is worked out. Concentration of the desired product C decreases when the equimolar ratio is violated as the reaction rate decreases Offered the control method provides, in comparison with the known methods, the stabilization of the composition of the reaction products and has the following advantages: a) the method does not require the use of analytical instruments Ator quality to obtain current information about the product and the raw material, the more that many processes are not equipped with such devices. This will eliminate the cost of their development; for many processes it does not require instruments to measure costs; all this will reduce capital investment; b) is applicable in any hydrodynamic mode of the reactor; c) the method ensures the constancy of the speed of the process, which makes it possible to recommend it for potentially hazardous processes {significant heat and gas release), which leads to their intensification and reduction of potential danger; d) is applicable for processes with an unknown reaction mechanism, in the absence of mathematical models T and requires a minimum amount of experimental research for calculating ACS. For many processes whose thermodynamic parameters are in reference books, experimental data are not required at all; e) it has the simplicity of technical implementation on the mass-produced elements of elactropneumo-automatics (with the exception of the microreactor) and low costs. Claims The method of automatically controlling a chemical reactor for liquid-phase exothermic processes by changing the costs of reagents, catalyst, refrigerant or refrigerant temperature, characterized in that, in order to obtain reaction products of a given composition by improving the quality of control, the reaction mixture leaving the reactor fed to the mixing microreactor with the adiabatic regime; fed to the mixing microreactor with the adiabatic regime; the temperature of the reaction mixture at the inlet is measured and Exit microreactor, determining the difference between these temperatures, finding a deviation of this difference t by a predetermined value corresponding to the left .zadannomu composition tseg product ive depending on the magnitude of deflection is varied costs reactants catalyst hladagentaa or coolant temperature. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 340442, cl. At 01 F 3/08, 1970.
2.Авторское свидетельство СССР № 226359, кл. Б- 01 J 1/00, 1967.2. USSR author's certificate number 226359, cl. B 01 J 1/00, 1967.
3 3
/.5/.five
СWITH
моль л tomole l to
АBUT
г--g--
,с,with
тt
л.l
NN
t.ct.c
СиSi
Фие.ЗFi.Z
С |Г«( МОЛЬ тC | G "(moth t
If...If ...
i/i /
т i.ct i.c
Фuг.fF.