Способ автоматического управления химическим полунепрерывным реактором для жидкофазных экзотермических процессов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

tel) 4 8 Ц J 19!00 G 0> 0 27Ий

ОПИСАНИВ ИЗОЬГГтЬНИя /" К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3690546/23-26 (22) 11.01.84 (46) 28.02.86. Бюл. ¹- 8 (71) Ленинградский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (72) Г.Н.Балабанович, H.Á.Åâñòèãíååва и В.Н.Шило (53) 66-012.52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 525463, кл. В 01 J 19/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 865371, кл. В 01 J 19/00, 1980. (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТ1ИЕСКОГ О УПРАВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИМ IIOJIYIII .ПРЕРЫВНЬМ

РЕАКТОРОМ ДЛЯ ЖИЛКОФАЗНЫХ ЭКЗОТЕР И—

ЧЕСКИХ 11РОЦЕССОБ путем изменения расхода одного из входных потоков в реакторе в зависимости от перепада температуры на адиабатическом

„„80„„1214190 А микрореакторе смешения, установленном на выходе реактора, о т л и ч а ю шийся 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.

12

Изобретение относится к автоматическому управлению процессами химической технологии и может быть использовано в химической, нефтехимической и химико-фармацевтической промьш ленности при автоматизации реакторов полунепрерывного действия.

Цель изобретения — повышение качества регулирования температуры в реакторе и обеспечение безаварийного проведения процесса.

На фиг. 1 представлена структурная схема реализации способа управления полунепрерывным реактором; на фиг. 2 — семейство динамических зависимостей параметра для адиабатического режима при постоянных значениях расхода приливаемого реагента на фиг. 3 — графики изменения температуры Т и расхода С," на фиг. 4 — графики изменения текущего

В и заданного @з значения регулиру-.. емого параметра.

Схема реализации способа (фиг, 1) содержит реактор 1 смешения с теплообменником, адиабатический микрореактор 2 смешения, на входе и выходе которого установлены термопреобразователи 3, 4 и 5, блок 6 обработки сигналов, сумматор 7, регулятор 8 с элементом 9 сравнения, исполнительный механизм 10 и линию

11 подачи второго реагента.

Управляемость экзотермического процесса определяется возможностью изменения скорости тепловьделения процесса за счет реакций и

Q Ч к1

6ыд 11 — тепловой эффект — i-й регде q.

1 акции, скорость i-и реакции, количество реакций в системе.

Прямое измерение величины (ы в реальном масштабе времени позволяет судить о скорости протекания процесса и изменять ее в нужном направлении.

Параметр микрореактора, используеьпж в системе управления и обозначаемый 8, пропорционален скорости тенловьделения процесса за счет реакций, т.е.

14190 2

G — объем и расход микроРеактора соответственно;

Ср — теплоемкость, 5 К вЂ” константа.

Значение 9 можно получить путем обработки сигналов с термопреобразователей микрореактора. На основании уравнения теплового баланса

10 микрореактора можно написать

1 — — + (Т вЂ” Т)

V dT11 м где Ти — температура на выходе микt5 рореактора;

Т вЂ” температура на входе микрореактора (она равна температуре в реакторе).

Таким образом, сигнал 8, исполь„ зуемый для управления процессом

t определяется согласно уравнению (2) перепад температуры на микрореакторе суммируется с производной выходной температуры микрореактора, умноженной на время пребывания в микрореакторе

Vp, L и С1

Расход рециркуляционной массы (0 ) через микрореактор постоянный.

Объем микрореактора Чь1 до 1% от объема реактора. За счет меньшего времени пребывания микрореактора и пс сравнению с реактором (z = 2 с)

35 увеличивается быстродействие и точность регулирования процессом.

Способ осуществляется следующим образом.

40 .

Реактор 1 заполняют до некоторого объема одним из реагентов.По линии

11 в реактор подают второй реагент.

Реакционная смесь поступает по рециркуляж онной линии в адиабатический

44 микрореактор 2 смешения„ В микрореакторе 2 происходит вьделение некоторого ксличества теплоты за счет

-продолжающихся в нем химических реакций. На входе и выходе микрореактсра дифференциально включены тер50 мспреобразователи . 3 и 4, определяюшие перепад (Тм — Т) . Сигнал с термопреобразователя 5 поступает в элок 6 обработки сигналов, где проходит электронные. преобразующие це55 пи для получения сигнала dT а

dt (z» ь = —; — ) и далее на сумматор 7, л 1 м ° м где суммируется с сигналом о перепаде температур. Полученный на сумматоре 7 сигнал (Ц) подают на элемент 9 сравнения регулятора 8, определяют отклонение текущего значения

9 от заданного значения 8, соответствующего заданной скорости тепловыделения. Сигнал, соответствующий этому отклонению, преобразуют в регуляторе 8 в сигнал управления расходом приливаемого реагента, воздействующий на исполнительный механизм 10.

На фиг; 2 представлено семейство динамических характеристик параметра 9, пропорционального скорости тепловьделения, полученных путем моделирования на ЭВМ полунепрерывного процесса с зкзотермической реакцией

2-ro порядка. Один из компонентов реакции залит в реактор предварительно ° Второй реагент.подают с постоянным расходом без системы теплоотвода — адиабатический режим реактора (характеристики с системой теплоотвода аналогичны, но как бы замедлены по времени). Начальная ! о температура процесса 30 С. Подача реагента прекращалась при достижении температуры в реакторе 60 С (пунктиром показано изменение 8 после отсечки). Особенностью характеристик рассматриваемых процессов является экстремальность скорости тепловьделения, т.е. наличие точек резкого возрастания скорости теп2i"4190 ловьделения (даже после отсечки), что ведет к значительному увеличению температуры процесса (и может привести к тепловому взрыву). При регулировании же по данному способу величина 9 (скорость тепловьделения) ограничивается в заданных пределах изменением расхода приливаемого реагента. 0 На фиг. 3 представлены графики изменения текущего 8 и заданного значения Яз регулируемого параметра.

Задание на величину 9 переменное в зависимости от текущей температу15 ры процесса. Стадии нагрева и дозировки совмещены т.е. химический процесс начинается при Т = i20 С.

За счет вьделенного в ходе химических реакций тепла скорость вьделе20 ния которого регулируется изменением приливаемого расхода G, температура повьппается до 60 С, что о соответствует температуре ведения процесса. При регулировании по дан25 ному способу, как видно и из графиков, характер изменения температу ры плавньй, с минимальной (меньше

1 ) величиной перерегулирования.

3Q Данньй способ обеспечивает ведение процесса с высокой интенсивностью, осуществляет автоматически защиту процесса," не требует приборов для измерения других параметров

35 процесса (концентраций компонентов и т. д.). д

1214190

15Р 180 t,Ñ

Заказ 818/10

Тираж 527 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ПШ! "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Г.Огаджанов

Редактор Л.Авраменко Техред М.Надь Корректор Л.Пилипенко