Устройство для автоматического управления процессом нитрования

 

Изобретение относится к управлению экзотермическими процессами, осуществляемыми в реакторах полунепрерывного действия (РПНД), может найти применение в химической, нефтехимической, химико-фармацевтической, витаминной, пищевой промышленностях и позволяет повысить точность регулирования температуры и сократить длительность дозировки. Сущность предлагаемого технического решения состоит в применении трубы, расположенной внутри мерника, для передавливания дозируемого компонента с определенной скоростью через соединительную линию в реактор, использовании линии подачи сжатого воздуха с дросселем в газовую полость мерника через трехходовой регулирующий клапан, привод которого связан с адаптивным регулятором, а второй выходной патрубок (боковой) соединен с атмосферой для стравливания давления, причем на соединительной линии расположен обратный клапан, препятствующий обратному потоку реакционной массы при возникновении сифонного эффекта или появлении избыточного давления в реакторе из-за интенсивного газовыделения при декструктивном разложении реакционной массы. Введенный в систему управления блок уставок предназначен для выработки противоаварийных управляющих воздействий при опасном повышении температуры, направленных либо на отсечку подачи компонента, либо на аварийный сброс содержимого реактора. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4416737/31-26 (22) 22. 03. 88 (46) 15. 11.90. Вюл. N - 42 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета и Всесоюзный научно-исследовательский химикофармацевтический институт им. Серго Орджоникидзе (72) В. А. Лукашин, В.И. Сахненко, В.Г,Зарембо-Рацевич, В.В.Кашмет, П.С.Зубарев, В,B.Ñîòíèêoâ, Е.В.Захаров, О.Н.Волжина и M.R.Ñoêoëoâ (53) 66.012-12 (088.8) (56) Обновленский П.A. и др.Эффективность автоматического управления хими ко †технологически процессами. Л.:.

Машиностроение.

Авторское свидетельство СССР

Р !230667, кл.. В 0! 1 19/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ННТРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к управ.лению экзотермическими процессами, осуществляемыми в реакторах полунепрерывного действия {РПНД), может найти применение в химической, нефтехимической, химико-фармацевтической, витаминной, пищевой промышленностях. и позволяет повысить точность регулиИзобретение относится к управлению экзотермическими процессами химической технологии, осуществляемыми в a,øàðàòàõ с нестационарной динамь кои, и касается, в частности, вопроа сов регулирования температуры реак(gy)g В 01 J 19/00, С 05 D 27/00

2 рования температуры и сократить длительность дозировки. Сущность предлагаемого технического решения состоит в применении трубы, расположенной внутри мерника, для передавливания дозируемого компонента с определенной скоростью через соединительную линию в реактор, использование линии подачи сжатого воздуха с дросселем в газовую полость мерника через трехходовой регулирующий клапан, привод которого связан с адаптивным регулятором, а второй выходной патрубок (боковой) соединен с атмосферой для стравливания давления, причем на соединительной линии расположен обратный клапан, препятствующий обратному

Ю потоку реакционной массы при возник новении сифонного эффекта или появлении избыточного давления в реакторе из-за интенсивного газовыделения при деструктивном разложении реакционной массы. Введенный в систему управления блок уставок предназначен для выработки противоаварийных управляющих воздействий при опасном повышении температуры, направленных либо на отсечку подачи компонента, либо на аварийный сброс содержимого реактора. 2 ил. ционной массы в реакторе полунепрерывного действия (РПНД), которое может найти применение в химической, лакокрасочной, химико-фармацевтической,витаминной, нефтехимической, пищевой и других отрасЛях промьш лен1606178 ности при синтезе целевых и промежуточных продуктов.

Цель изобретения - повьш ение точности регулирования температуры реак5 ционной массы и сокращение длительности дозировки компонента.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства автоматического управления РПНД; на фиг,2 - график изменения длительности дозировки в зависимости от вариант подачи ком" понента.

На функциональной схеме (фиг.1) изображены реактор 1 с последователь- 15 но соединенными трубчатой перемычкой

2, рубашкой 3, змеевиком 4, мешалкой

5, двигателем 6 мешалки, клапаном 7 аварийного сброса, патрубками 8 и 9 подачи хладоагента, в рубашку и выхода его из змеевика,, вытяжным патрубком

10 выхода газообразных продуктов реакции.

Через заливной патрубок 11 происходит заполнение реактора одним из исходных компонентов до отметки 12., По окончании дозировки уровень реакционной массы в реакторе повышается до отметки 13.

Мерник 14, заполняемый через отсеч- 0 ной клапан 15 жидкостью до отметки

16, содержит трубу 17 передавливания, не доходящую до днища мерника, по которой жидкость при наличии давления

1 в мернике постепенно поступает с оп35 ределенным расходом в реактор. При этом, для исключения образования прямого сифонно-самостоятельного потока дозируемого компонента иэ мерника в реактор, при отсутствии управляющего воздействия первоначальный уровень доэируемого компонента в мернике— отметка 16, должен быть равен или находиться несколько ниже исходного уровня реакционной массы в реактореотметке 12.

Трехходовой клапан 18, установленный на крышке мерника и нижним патрубком соединенный с er o газовой полостью, служит для управляемой подачи через верхний патрубок по линии 19

50 сжатого воздуха через настраиваемый дроссель 20 с одновременным стравливанием его через боковой патрубок

21 в атмосферу с созданием в мернике . такого давления, которое обеспечива55 ет требуемый расход компонента для поддержания заданной температуры реакционной массы s РПНД.

Настраиваемый дроссель снижает. расход газа, подаваемого в мерник, исключая режим короткого замыкания в питающей пневматической магистрали.

На линии 22, соединяющей мерник с реактором, расположен обратный клапан 23. Он предназначен для предотвращения возможного обратного потока реакционной массы из реактора в мерник за счет образования сифона, при . котором уровень его в реакторе в определенный момент времени становится существенно выше уровня дозируемого компонента в мернике, или при возникновении избыточного давления в реакторе вследствие интенсивного газовыделения при аварийном деструктивном разложении реакционной массы.

Слив загрязненного остатка по г окончании дозировки производится из меринка с помощью сливного клапана

24 в емкость отходов, который одновременно служит и для промывки мерника в случае прекращения работ. Тем- . пература реакционной массы контролируется датчиком 25 с вторичным измерительным прибором (ВИП) 26, снабженным нормирующим преобразователем.

Для стабилизации температурного режима в РПНД служит адаптивный регулятор 27, реализующий принцип переменной структуры при функционировании в скользящем режиме, инвариантном к изменению параметров РПНД по управляющему каналу, Для выработки противоаварийных управляющих воздействий при опасных значениях служит блок 28 установок на два дискретных значения (меньшее — для отсечки подачи компонента в реактор, а большее — для аварийного сброса содержимого реактора).

Аналоговый выход с адаптивного регулятора 27 соединен с приводом трехходового регулирующего клапана через первый вход логического элемента 29, реализующего функцию ЗАПРЕТ.

Один дискретныи выход с блока 28 установок (БУ) соединен с.вторым входом элемента 29 ЗАПРЕТ, а другой дискретный выход с БУ 28 — с клапаном 7 аварийного сброса, Для контроля уровня дозируемой жидкости в меринке служит ПИП 30 с

BHII 31, дпя измерения величины давления сжатого воздуха — ПИП 32 и

ВИП 33, а для фиксирования значения

1606178 6 полностью перекрыто, а боковой патрубок 21, связывающий воздушную полость мерника с атмосферой, полностью открывается:.давление в меринке па5 дает до нуля.и подача компонента в реактор прекращается. Обратный клапан 23 предотвращает возможный аварийный переток реакционной массы иэ реактора 1 в мерник 14 за счет появления сифонного эффекта или избьгточного давления в реакторе вследствие интенсивного газовыделения, гроисходящего при аварийном режиме.

При аварийном повышении температуры реакционной массы до значения второй уставки (аварийной сброс) с БУ

28 поступает командный сигнал на клапан 7 аварийного сброса для эвакуа2р ции содержимого реактора в аварийную емкость с целью предотвращения выброса реакционной массы или взрывного разрушения реактора. Таким образом, ценой вынужденных потерь целевого продукта предотвращается или локализуется опасное развитие аварийной ситуации.

Из графика (фиг.2) следует, что по сравнению с трехклапанной системой подачи дозируемого компонента в реактор (ломаная линия 1) применительно к процессу нитрования бензодиоксола

207. раствором HNO в хлористом метииене предлагаемое устройство для управления РПНД по передавливанию дозируемого компонента (наклонная прямая 2) обеспечивает существенное сокращение длительности дозировки л h компонента (ь с ь,), где на оси абсцисс обозначено время слива компонен/ та c, а на оси ординат — текущий объем дозирующего компонента в мер нике U .

Использование изобретения при автоматизации процесса нитрования бензодиоксола для синтеза 3,4-метилендиоксинитробензола, являющегося промежуточным продуктом в производстве оксолиновой кислоты — важного расхода дээируемого компонента, подлнлемого в реактор, — ПИП 34 с ВИП

35.

Устройство работает следующим образом, Регламентный режим, При отрицатель- ном отклонении температуры реакционной массы адаптивный регулятор 27 выраблтывлет сигнал на перекрытие трехходового регулирующего клапана 1.8 таким образом, что степень открытия входного отверстия подачи сжатого воздухл из линии 19 увеличивается, л степень открытия бокового патрубка

21 — цросселиров ние сжлтого воздуха в лтмосферу — уменьшается, в результате чего под действием возросшего давления сжатого воздуха в воздушной полости мерника компонент с повышенной скоростью начинает подниматься по трубе передавливлния в линию подачи компонента в реактор. Это приводит к возросшему расходу компонента в реактор, вследствие чего начинается 2 повышение температуры релкционной массы.

При положительном отклонении температуры реля.;ионной массы с адаптивного регулятора 27 поступает команда на изменение положения штока клапана

18 относительно седел в сторону уменьшения степени открь тия входного отверстия иэ линии 19 подл ..- сжатого воздуха и у eличения степени откры35 тия бокового плтрубкл 21 сброса воздуха в атмосферу. B результате этого цлвление в мернике 14 падлет, что вызывает уменьшение подачи компонента в реактор и, клк следе:твие, темпе- 40 ратура реакционной млссы Hë÷èíàåò снижаться, Таким образом, величина соотношения между подлчей сжатого воздуха В мерник и его с-,ýàâëèâàíèåì в атмосферу регулируется автоматичес45 ки по сигналу с адаптивного регулятора ;емпературы реакционной массы.

Аварийный режим. . При аварийном повышении температуры реакционноЙ массы до значения первой устлвки от/

50 сечка компонента с БУ 28 поступает командный сигнлл нл элемент 29 3АПРЕТ, блокиру.ощий подачу управляю— щего сигнала с адаптивного регулятора 27 на привод трехходового регу55 лирующего клапана 18, благодаря чему в последнем зл счет Возвратной пружины приводл входное отверстие подачи иэ линии 19 сжатого Воздуха будет лекарственного препарата, позволяет до + 0,25 К повысить точность стабилизации температурного режима реакционной массы в РПНД и сократить длительность дозировки компонента в реактор.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления процессом нитрования в

16("!б1 78 для переда!33!Г!Вя(1 н,дозируемо> о ком5 понента в реактор„ настраиваемый дроссель и трехходовой к.!аГ(ан последа-!и с;!((!того;оздуха в газовую Iioлость меринка> третий выход ;:.;": патру00 K i PEXXOj+O BO J 0 KJIBJIHHc3 С В Я Зап ! (") атмосферой, выход датчика темпера,., 1, 1,)аптпвпо! о j> г ) !/IòOÐ 3 ) )1 Гзы 0 .>Г>, : Гм " к и pllri Oду )"." ><х Оде В О Г о к.лял:.?Hа °

» ((1 ) Я jhow (ô ! Р—-----(!

1, j

1 реакторе ло.?унепрер IBHoro действия, СОЕДИНЕПНОМ .ЛИНИЕЙ ДОЗИРОВКИ KONIO пента в pBIII< ojl с мерником,, содер— жа(!?ес последовательно соединенные датчик и ядяГ?т((нный регулятор темпе-.

ii) ГУР61 РЕЯКЦИОННОЙ МаССЫ ОЛОК yCÒa

B0(< да гчик уровня и давления В мер-пике, датчик расхода компонента и клапан аварийного сброса реакционной массы на выходе реактора, о т л и— ч я 1(3 11(е е с я тем, что, с целью

Г?ов6!Г(!ен!1л точности регулирования темГ?ературы реакционной массы и сокра:!?е!?ия! длительности дозировки компопентя, оно дополнительно содержит грубу дл> передавливания дознруе !ого ко.)(по!>(и —,:-:з:">ея";Top обратный кляп 1Н „rl(IHI;I!) подачи С11 с?ТОГО Возд>>1;Э в гя::, о?зу10 по i! i,: ь меринка, настряи1 яРм1)(й Г?россе>!ь ) трехходовой кл(!пан

H логический з)3?смент ЗАПРЕТ, при -> Toh

) ()б1>:?тHhl! 1;л;п1;1 ц (g,?н) ) !(3?сп на I"> i б е довятел?п?о установлены на ликии лотуры реякц:10H110!1 массы подклю !сн т;:!<в

i!1< ) и е рв !)1Й вы .,ii! которого со<-.<инеи с клапаном явяр! ПHÎго сбр(,с рсякционпой массы. я BтÎрой выход с.::;з(11(с 1 еpiIJ,ì BxîjJом .!Оги Iеско()> зл(J .(. ) i З>н!?()! Р. под

) ) -!Р11ПЫМ С:3(> J!:! i ) О „ 1 ()! BXO i,; i""! 1< 1361

1606178

80 Rgba,e

Составитель Г.Огаджанов

Редактор И, Касарда Техред JI.Сердюкова

Корректор О,Кравцова

Заказ 3511 Тираж 427 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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