Способ автоматического управления процессом получения n- карбэтоксиметилпирролидон-2 и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами, в частности, к управлению периодическим процессом получения Н-карбэтоксиметилпирролидон-2, и может быть использовано в медицинской . и химической промьшшенности. Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта за счет снижения потерь, связанных с уносом исходных компонентов с газовой смесью. Способ автоматического управления процессом получения N-карбэтоксиметилСО с 4 а 00 со Фис.2

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИМИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4220570/23-26 (22) 31.03.87 (46) 30.03.89. Бюл. В 12 (71) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика" и Латвийское производственное биофармацевтическое объединение "Латвбиофарм" (72) В.А.Черников, С.М.Арзуманов, Г.Ф.Кумеров и А.Н. Чернобровый (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 874161, кл. В 01 J 19/00, G 05 D 17/00, 1978.

Промышленный регламент ? 93 пв производству пироцетана, ПО "Латвбиофарм", от 12.12.85.

„,SU„„1468904 А1 (51)4 С 08 С 63/00 G 05 D 27/00 (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ N-КАРБЭТОКСИ МЕТИЛПИРРОЛИДОН-2 И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами, в частности, к управлению периодическим процессом получения

N-карбэтоксиметилпирролидон-2, и может быть использовано в медицинской . и химической промьппленности. Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта за счет снижения потерь, связанных с уносом исходных компонентов с газовой смесью.

Способ автоматического управления процессом получения N-карбэтоксиметил1468904 пирролидон-2 путем подъема температуры реакционной массы в реакторе изменением подачи теплоносителя в рубашку реактора,при этом измеряют давление в реакторе, давление теплоносителя в рубашке реактора, а изменение подачи теплоносителя производят по временной программе в зависимости от давления теплоносителя в рубашке реактора с коррекцией по давлению в реакторе. Устройство для автоматического управления процессом получения Nкарбэтоксиметилпирролидон-2 содержит реактор 1, датчик 2 давления в реак1

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами, в частности к управлению периодическим процессом получения N-карбэтоксиметилпирролидон-2 5 и может быть использовано в медицинской и химической промышленности.

Цель изобретения — повышение выхода целевого продукта путем снижения потерь, связанных с уносом исходных 10 компонентов с газовой смесью.

В способе автоматического управления процессом получения N-карбэтоксиметилпирролидон-2 путем подъема температуры реакционной массы в реакторе изменением подачи теплоносителя в рубашку реактора, дополнительно измеряют давление в реакторе, давление теплоносителя в рубашке реактора, а изменение подачи теплоносителя производят по временной программе в зависимости от давления теплоносите" ля в рубашке реактора с коррекцией по давлению в реакторе.

Для поддержания температурного режима протекания реакции получения

N-карбэтоксиметилпирролидон-2 используетея в качестве теплоносителя водяной пар. Количество тепла в паре находится в прямой зависимости от дав-З0 ления. Чем больше прогревается пар, тем выше его давление. Для прогрева реакционной массы необходимо постоянное увеличивающееся поступление тепла. Теплоноситель с температурой 35 ниже или равной температуре точки кипения реакционной массы не прогреторе, позиционный регулятор 3, датчик

4 давления в рубашке реактора, пропорционально-интегральный регулятор

5, программный задатчик 6 датчик 7 температуры в реакторе, трехмембранный элемент сравнения 8, задатчик 9, трехмембранное реле 10, промежуточное реле 11, трехмембранное реле 12, переменный дроссель 13, КС-цепочка 14, промежуточное реле 15, элемент ИЛИ 16, промежуточное реле 17, исполнительный механизм 18, триггер 19, кнопку

"Пуск" 20 и кнопку "Стоп" 21, 2 с.п. ,ф-лы, 2 ил.

2 вает ее до этой температуры сколько бы его не подавали в рубашку реактора. Показатель расхода (количество) теплоносителя использовать нет смысла. Температура пара, его теплоемкость, зависят от его давления. Это и используется в.управлении реакцией.

Реакция протекает с постоянным увеличением температуры реакционной массы и поглощения тепла, уносимого выделяемыми газами. Величина давления пара в рубашке реактора постоянно увеличивается по программе протекания самой реакции, обеспечивая подачу необходимого количества тепла реакционной массе, и прекращается при повьш ении давления в реакторе, которое зависит от количества газов, выделяемых реакцией. Увеличение или уменьшение количества выделяемых газов зависит от количества подаваемоro тепла, что и используется для управления проведения реакции на оптимальном уровне.

Используется перегретый пар высокого давления, который, отдавая пол ностью тепло, превращается в конденсат и через конденсационный горшок возвращается в магистраль возврата конденсата.

Для достижения поставленной цели необходимо проведение реакций на оптимальном режиме, когда образуется только необходимое количество выделяемого газа, при котором унос компонентов реакции минимальный. Особенность реакции получения N-карбэтокси1468904 метилпирролидон-2 заключается в том, что она требует постоянного медленного подъема температуры реакционной массы с небольшим избытком тепла, который необходим для быстрого воспол5 нения того количества тепла, которое уносится с образовавшимся хлористым метилом, продуктом реакции. Количество тепла для реакции необходимо знать и подавать с опережением на время, которое выражено инерционностью передачи тепла от теплоносителя через стенку реактора к реакционной массе. Количество тепла в теплоносителе находится в прямой зависимости от его давления. Измеряя давление теплоносителя в рубашке реактора, получают информацию о теплоемкости теплоносителя. Подъем давления теплоносителя в рубашке реактора по расчетной временной программе позволяет подавать то количество теплоносителя, которое необходимо для любого момента протекания реакции.,25

На фиг. показана экспериментально полученная зависимость температу-, ры реакционной массы от давления теплоносителя в рубашке реактора, (где й, С вЂ” температура реакционной массы.,3Π— время протекания реакции, ч, P-давление теплоносителя в рубашке реактора, кг/см ), из которой видно, что достижение реакционной массой любой точки температуры при ее подъеме соответствует определенному давлению

35 теплоносителя в рубашке реактора и времени, за которое реакционная масса примет эту температуру; на фиг.2— схема устройства для осуществления 4О способа.

Так как временная программа расчитана на подачу теплоносителя с небольшим избытком тепла,. то возможно постепенное накапливание тепла, что 45 приводит к кратковременному ускорению реакции, увеличению хлористого метила и увеличению давления в реакторе. Измерение давления в реакторе позволяет управлять выделением хлористого метила, прекращая подачу теплоносителя и останавливая временную программу, при увеличении давления в реакторе на время, необходимое для поглощения реакционной массой накапливающегося избытка тепла.

Введение реакции по предлагаемому способу позволяет уменьшить укос компонентов реакции и увеличить выход целевого продукта.

Предлагаемое устройство дополнительно снабжено датчиком давления в реакторе, датчиком давления теплоно" сителя в рубашке реактора, позиционным регулятором, программным задатчиком триггером, трехмембранным элементом сравнения, двумя трехмембранными реле, тремя промежуточными реле, элементом ИЛИ, переменным дросселем, RC-целочкой, эадатчиком, кнопками

"Пуск" и "Стоп", причем камера "Переменная" пропорционально-интегрального регулятора подключена к выходу датчика давления в рубашке реактора, камера "Задание" соединена с выходом программного задатчика, а выход регулятора через первое промежуточное реле подключен к исполнительному механизму на линии подачи теплоносителя, позиционный регулятор соединен с входом с датчиком давления в реакторе, а выходом через элемент ИЛИ вЂ” к камере "Запрет,," первого промежуточного реле и к камере "Запрет" второго промежуточного реле, подсоединенного входом к выходу первого трехчембранного реле, а выходом подключенного к входу программного эадатчика, а переключающей камерой соединен с переключающей камерой первого промежуточного реле и выходом триггера, вход которого соединен с кнопкой "Пуск", а переключающая камера — с кнопкой

"Стоп", плюсовая камера трехмембранного элемента сравнения подключена к .выходу датчика температуры в реакторе, минусовая камера подключена.к выходу эадатчика, а выход — к переключающим камерам первого и второго трехмембранного реле, выход последнего одновременно подсоединен непосредственно к переключающей камере, через переменный дроссель — к выходу и через RCцепочку к камере "Запрет" третьего промежуточного реле, выход с которого подключен к элементу ИЛИ. устройство для осуществления способа (фиг. 2) содержит реактор 1, в котором установлен датчик 2 давления в реакторе, к выходу которого подключен позиционный регулятор 3, датчик

4 давления в рубашке реактора, к выходу которого подключена камера "Переменная" пропорционально-интегрального регулятора 5, камера "Задание" которого подключена к выходу програм1468904

5 много з адатчик а 6 (типа ПЗ 1 . 2ЭА), датчик 7 температуры в реакторе, выход. выход с которого подключен к плюсовой камере трехмембранного элемента

8 сравнения, к минусовой камере кото-. рого подключен выход задатчика 9. К выходу элемента 8 подключены пере ключающие камеры трехмембранного реле 10, выход которого через промежуточное реле 11 подключен к входу программного задатчика 6, и трехмембранного реле 12, выход с которого одновременно подключен непосредственно к переключающей камере, через переменный дроссель 13 — к входу и через

RC-цепочку 14 — к камере "Запрет" промежуточного реле 15, выход с которого через элемент ИПИ 16 подключен к камере "Запрет" промежуточного ре- 2О ле 17, вход которого подключен к выходу пропорционально-интегрального регулятора 5, выход — к исполнительному механизму 18 на линии теплоносителя в рубашку регулятора 1, а пере- 25 ключающая камера подключена к выходу триггера 19, вход которого подключен к выходу кнопки 20 "Пуск", а переключающая камера — к выходу кнопки

21 "Стоп". Выход позиционного регуля- gp тора 3 подключен к элементу 16 ИЛИ и камере "Запрет" промежуточного реле

11, переключающая камера которого подключена к выходу триггера 19.

Устройство работает следующим образом.

Перед пуском реактора 1 в работу, после загрузки всех компонентов реакции, с датчика 2 давления поступает сигнал меньше величины задания позиционному регулятору 3, на выходе которого формируется сигнал, равный нулю, с выхода датчика 4 давления по- ступает в камеру "Переменная" пропорционально-интегрального регулятора 5 сигнал по величине меньше величины задания, поступающей в камеру "Задание" от программного задатчика б, сигнал с которого равен величине давления теплоносителя в рубашке реак- БО тора 1 для прогрева реакционной массы до температуры точки кипения, и на выходе регулятора 5 формируется аналоговый сигнал рассогласования, с выхода датчика 7 температуры в плюсовую камеру трехмембранного элемента

8 сравнения поступает сигнал по величине меньше величины задания от задатчика 9» которая поступает в минусовую камеру и равна величине сигнала от датчика 7 температуры при точке начала кипения реакционной массы.

Устройство включается в работу кнопкой 20 "Пуск", выходной сигнал с которой включает триггер 19, который выходным сигналом одновременно переключает промежуточное реле 11> подготавливая разрешение для поступления выходного сигнала с трехмембранного реле 10 на вход программного задатчика 6 при достижении температуры начала кипения реакционной массы, и промежуточное реле 17, которое пропускает выходной сигнал с пропорционально-интегрального регулятора

5 к исполнительному механизму 18, который открывается и подает теплоноситель в рубашку реактора 1 давление теплоносителя возрастает до величины задания от программного задатчика 6 и поддерживается пропорционально-интегральным регулятором 5 до достижения реакционной массы своей точки начала кипения. С увеличением температуры реакционной массой на выходе датчика 7 температуры в реакторе пропорционально увеличивается сигнал и при достижении точки кипения реакционной массы, т.е. величины задания от эадатчика 9, на выходе трехмембранного элемента 8 сравнения формируется сигнал, равный единице, который переключает трехмембранное реле 10, выходной сигнал с которого запускает двигатель программного задатчика 6, а также переключает трехмембранное реле 12, единичный сигнал с которого через переменный дроссель 13, промежуточное реле 15 и элемент 16 ИЛИ переключает промежуточное реле 17 и закрывает исполнительный механизм 18, прекращая подачу теплоносителя на время, ограниченное RC-цепочкой 14, которое необходимо для прогрева реакционной массы в первый момент начала реакции за счет того теплоносителя, который находится в рубашке реактора 1. После временной задержки выходной сигнал с пропорционально-интегрального регулятора 5 снова открывает . исполнительный механизм 18, а задание с программного задатчика 6 начинает увеличиваться. С увеличением задания поднимаются давление теплоносителя в рубашке и температура реакционной массы в реакторе 1.

14689Î4

Подьемом температуры реакционной щее реактор, датчик температуры ремассы управляет регулятор 5 воздей- акционной массы в реакторе, пропорствием на исполнительный механизм 18 ционально-интегральный регулятор пона линии подачи теплоносителя в ру- дачи теплоносителя в рубашку реактобашк ашку реактора 1, сравнивая давление ра с исполнительным механизмом, о т5 теплоносителя в рубашке реактора 1 с л и ч а ю щ е е с я тем, что, в его заданием от программного задатчика состав дополнительно введены датчик

6. При нарушении режима реакции воз- давлениЯ в РеактоРе, датчик давлениЯ растает давление в реакторе 1 и дат- 10 теплоносителя в рубашке реактора, ;.очик 2 давления в реакторе выдает уп- зиционный регулятор, программный заравляющий сигнал позиционному регу- датчик„ триггер, трехмембранный элелятору 3, который выходным сигналом, мент сравнения, первое и второе трехпереключая промежуточные реле 11 и мембранные реле, первое, второе и

17, останавливает программный задат- 15 тРетье пРомежУточные Реле, элемент чик 6 и закрывает исголнительный ме- ИЛИ, переменный дроссель, RC-цепочку, ханизм 18. При поглощении избытка задатчик, кнопки "Пуск" и "Стоп" при1 тепла реакционной массой давление в чем камера "Переменная" пропорциореакторе 1 нормализуется и позицион- нально-интегрального регулятора соеный регулятор 3 снова запускает ftpp- 20 динена с выходом датчика давления в граммный задатчик 6 и открывает ис- рубашке реактора, камера "Задание" полнительный механизм 18 на линии по- с выходом программного задатчика а

У дачи теплоносителя в рубашку. выход пропорционально-интегрального

После окончания реакции устройство РегУлЯтоРа чеРеэ пеРвое пРомежУточное выключается кнопкой 21 Стоп, а про- 25 Реле соединен с входом исполнительнограммный задатчик 6 возвращается в . го механизма подачи теплоносителЯ

9 исходное положение и останавливается. вхоД позидионного РегУлЯтоРа соеДинен с выходом датчика давления в реТаким образом, обеспечивается подь- акторе, выход позиционного регулятоем температуры в реакторе на оптималь-З0 ра — с камерой "Запрет" второго ном уровне в любой момент времени, промежуточного реле, а через элемент предотвращая бурное выделение хлорис- ИЛИ вЂ” с камерой "Запрет" первого протого метила из реакционной массы. межуточного реле, вход второго проИспользование изобретения по срав- межуточного реле соединен,с выходом нению с прототипом позволяет увели35 первого трехмембранного реле выход

Ф чить выход целевого продукта на 2,2Х. второго промежуточного реле соединен с входом программного задатчика, переФ о р м у л а и з о б р е т е н и я ключающая камера второго промежуточного реле соединена с переключающей

1. Способ автоматического управ- 40 камерой первого промежуточного реле ления процессом получения N-карбэток- и выходом триггера, вход которого симетилпирролидон-2 путем подьема соединен с кнопкой "Пуск", а перетемпературы реакционной массы в реак- ключающая камера — с кнопкой "Стоп" торе изменением подачи теплоносителя плюсовая камера трехмембранного злев рубашку реактора, о т л и ч а ю — 45 мента сравнения подключена к выходу щ и и с я тем, что, с целью повыше- датчика температуры в реакторе, минуния выхода целевого продукта за счет совая камера соединена с выходом заснижения потерь, связанных с уносом датчика, выход трехмембранного элеисходных компонентов с газовой смесью мента сравнения соединен с переклюизмеряют давление в реакторе давле- чающими камерами первого и второго

50 ние теплоносителя в рубашке реакто- трехмембранных реле, выход второго ра, а изменение подачи теплоносителя трехмембранного реле соединен непопроизводят по временной программе в средственно со своей переключающей зависимости от давления теплоносите- камерой, через переменный дроссель ля в рубашке реактора с коррекцией

55 с входом третьего промежуточного репо давлению в реакторе. ле и через RC-цепочку — с камерой

2. Устройство для автоматического "Запрет" третьего промежуточного реуправления процессом получения N- ле, выход которого соединен со своим карбэтоксиметилпирролидон-2, содержа- входом.. 1468904

Составитель А.Прусковцов

Редактор Н.Кнштулинец Техред А.Кравчук Корректор И.Пожо

Заказ 1816 . Тираж 412 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, %-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101