Способ управления непрерывным электрохимическим процессом синтеза диметилового эфира себациновой кислоты и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способам и устройствам управления процессом синтеза диметилового эфира себациновой кислоты, может быть использовано в химической промышленности и позволяет снизить затраты электроэнергии. Способ управления непрерывным электрохимическим процессом синтеза диме- ТИЛОВОРО эфира себациновой кислоты заключается в подаче на каскад последовательно соединенных электролизеров основного и подпитывающего потоков исходного реагента, распределение подпитывающего потока по электролизерам, измерении расходов указанных потоков, концентрации исходного реагента между электролизерами, на входе и выходе каскада, силы тока через каскад, определении среднего выхода и расходов газа для различных частей каскада, вычислении концентрации монометиладипината и коррекции расхода подпитывающего потока. Устройство для осуществления указанного способа содержит дат- |чики 6-8 для измерения концентрации менометиладипината соответственно с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1638211

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ Соа (21) 4626147/26 (22) 27. 12. 88 (46) 30. 03. 91, Бюл. 9 1 2 (72) С.А.Ерилов, Е.Л. Гдалевич, В.Н.Ветохин, В.В.Кафаров и В.M.Êâèòèíñêèé (53) 66 ° 012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11у 790849, кл. С. 25 В 15/00, 1979. Манусова Н.Б. и др. Автоматизация процессов очистки сточных вод в текстильной промышленности. М,: Легкая индустрия> 1974, с,200-201. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ .НЕПРЕРЫВНЫМ

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ СИНТЕЗА

ДИМЕТИЛОВОГО ЭФИРА СЕБАЦИНОВОЙ КИСЛОТЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам и устройствам управления процессом синтеза диметилоного эфира себациновой кислоты, может быть использовано (У1) С 25 В 15/02, G 05 D 27/00

2 в химической промышленности и позволяет снизить затраты электроэнергии.

Способ управления непрерывным электрохимическим процессом синтеза диметилового эфира себациновой кислоты заключается в подаче на каскад последовательно соединенных электролизеров основного и подпитывающего потоков исходного реагента, распределение подпитывающего потока по электролизерам, измерении расходов указанных потоков, концентрации исходного реагента между электролизерами, на входе и выходе каскада, силы тока через каскад, определении среднего выхода и расходов газа для различных частей каскада, вы- с числении концентрации монометиладипи= ната и коррекции расхода подпитывающего потока. Устройство для осуществленнн указанного способа содерннт дат чики 6-8 для измерения концентрации менометиладипината соответственно

1638211 на входе и выходе каскада; а также между электролизерами, датчики 9, 10 для измерения расхода подпитывалцего и основного потоков, датчик 11 силы тока, регулятор 1 7 концентрации, че5

pea сумматор 19 соединений с клапаном

12 на магистрали подпитывающего потока, блоки 13, 14 коррекции соответственно выхода по току и расхода газа

У блоки 15, 16 вычисления концентрации монометиладипината, логический блок

20 и блок.2 переключения с соответствующими взаимосвязями между ними.

2 с.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам управления процессом синтеза диметилового эфира себациновой кислоты (Д11С) электрохимическим методом и может быть использовано в химической промышленности в производстве синтетической себациновой кислоты, Целью изобретения является снижение затрат электроэнергии на процесс путем повьппения точности стабилизации

I режима работы каскада элекролизеров, На чертеже представлена блок-схема устройства для управления непрерывным электрохимическим процессом синтеза диметилового эфира себациновой кисло ты.

Устройство управления содержит кас.кад 1 последовательно соединенных электролизеров, блок 2 переключения, магистрали основного 3 и подпитывающего 4 потоков раствора электролита, подаваемого из смесителя 5, датчики

6-8 для измерения концентрации моно- 35 метиладипината соответственно на вхо; де в каскад, между электролизерами и на выходе из каскада, датчики 9, 10 для измерения расхода подпитывающего и основного потоков раствора электро- 40 лита, датчики 11 силы тока. через i каскад, управляющий клапан 12 установленный на магистрали подпитывающего потока, блоки 13, 14 коррекции соотI

45 ветственно выхода по току и расхода газов (соответственно для части электролизеров, расположенных до датчика 7 и после него, т.е. для второй части каскада), четырьмя входами соединенг ные с датчиками 10 11, 6, 7, блоки 50

15, 16 вычисления концентрации монометиладипината (MMA), соответственно для части электролизеров до датчика

7 и после него, пятью входами соединенные с датчиками 6, 11, 10 и с дву-.55 мя соответствующими выходами первого и второго блоков 13, 14 коррекции, регулятор 17 концентрации, вход коI торого соединен с датчиком 8 концентрации MMA на выходе каскада 1, блок

18 расчета расхода подпитывающего по тока, входами соединейный с датчиками

6, 10, 11, с двумя выходами блока 14 коррекции, с выходом блока 13 коррекции, а выходом — с блоком 19 суммирования, который вторым входом соединен с регулятором 17 концентрации, а выходом — с управляющим клапаном 12, логический блок 20 и блок 2 переключения (реле), входами соединенные с датчиком 7 к концентрации MMA npu этом пятый и шестой входы блока 14 соединены соответственно с датчиками

8, 9, aего седьмой вход соединен с выходом блока 13 коррекции, шестой, седьмой и восьмой входы блока 16 соединены соответственно с датчиками 7, 9 и с выходом блока 13 коррекции, вы» ход блока 15 соединен с входом блока

2 переключения, а выход блока 16 вычисления концентрации MMA соединен с входом блока 18 расчета расхода подпитывающего потока, выход: блока

2 переключения соединен с входом блока 18 расчета расхода подпитывающего потока, входы блока 2 переключения соединены с выходами блока 15 вычисления концентрации MMA и логического блока 20, а его выход — с входом блока 18 расчета расхода подпитывающего потока. Соответствующие выходы блока

13 коррекции соединены с соответствующими входами блоков: коррекции 14, вычисления концентрации MMA 16 и расчета расхода подпитывающего потока 18, (Устройство работает следующим образом.

Исходный поток раствора электролита по магистрали 3 из смесителя 5 поступает на вход каскада последовательно соединенных электролизеров 1, в которых происходит электрохымический синтез диметилового эфира.себациновой кислоты. От исходного потока

5 163821 раствора электролита ответвляется подпитывающий поток, направляющийся по магистрали 4 через управпяющий клапан

12 в отдельные электролизеры, где смешивается с основным потоком элек- тролита.

На входе в каскад (из магистрали 3) между электролизерами и на входе из каскада отбирают небольшую часть по10 тока в датчики 6-8 для измерения концентрации непрореагировавшего MMA.

На основе измеренных значений концентраций ММА, силы тока через каскад и расходов основного и подпитывающего потоков в блоках 13 и 14 коррекции определяются корректируемые параметры, а затем с использованием этих параметров в блоках 15 и 16 вычисляются концентрации MMA соответственно на выходе первой части электролизеров в точке расположения датчика 7 и в растворе электролита на выходе из каскада.

Корректируемыми параметрами, определяемыми в блоке 13 коррекции, являются средний выход по току и расход газов для первой части электролизеров (до точки установки датчика 7). Рас чет производится последовательно по формулам:

6

И вЂ” число электролизеров в .каскаде, расположенных до датчика 7;

= 0 02 — параметр, вводимый для

Ф защиты от помех измерений;

N — номер текущего шага коррекции параметров; (My««<- молекулярная масса ММА;

F — число Фарадея;

R,R,,P — постоянные параметры (R = .0,2, R = 0,001, Р = 0,8) °

Параметры В<, А <, Х <, ST< â промежуточные расчетные переменные, определяемые через входные сигналы блока и имеющие следующий физический смысл:

В1, А, — соответственно расход электро ита и концентрации MMA на выходе 1-й части электролизера;

Х, — количество прореагировавшего

MMA при F, 1;

ST 1 — промежуточная переменная, определяемая через К, Rö, P.

Выходными сигналами блока являются значения F< >+„G «1,<, поступающие на.входы блока 15, сигнал С < 11+< посI тупает дополнительно на входы блоков

14, 16 и 18.

В блоке 14 коррекции на основе сигналов, поступающих от датчиков каскада, и сигнала расхода газов С < N c выхода блока 13 определяются расход

35 электролита С и концентрация ИИА С на входе второй части электролизеров: в, = Go-MG<„-

К< =Pl„„„Т M/(F.Â,);

Со M G<;<,N + Q<> ((Со — M Gc< N) CA + Я С Д/С

40 а затем происходит корректировка выхода по току и расхода газов из электролизеров второй части каскада по соотношениям, аналогичным соотношениям блока 13:

$Т К(Р + Б) + R

+ 2ST <(Ñ -А,)А

N-м и (N+1) — м шагах коррекции; сигнал концентрации 50

ММА на входе в каскад от датчика 6; сигнал расхода электролита на входе в каскад от датчика 1О;

55 сигнал силы тока от датчика 11; сигнал концентрации

МИА от датчика 7;

Gc< мФ! G«;, где F. Å „, ", <„С<;i, <1w

G о

A< GoC<1, l

E<„„= E < и (СА A<)X/(g + X ) 2 2 ч2й

Х = Ц„„„Т(К-И) /(Р В,);

A z = С,С,/В, — Х,Е,„; ,т 2

Е N < = Ед <<(С << — А )Х /(J, Хд) у

ST = R/(P + N) + где Е,E — средний выход по voky й,й,Й+<. для второй части электролизеров на N-м и (N+1)-м шагах коррекции; 1638211

Блок 15 вычисления концентрации

MNA осуществляет расчет концентрации

ИМА (С4М) на выходе пеРвой части

5 электролизеров каскада расположенных

1 до датчика 7, 4м

Π— м GCI í

В блоке 16 вычисления концентра20 ции ИМА. происходит расчет концентрации MMA С р44 на выходе каскада электролизеров по формуле иМ4I(K-M)Ег И/F

qì — (К-И) СЮ,() где" G — сигнал расхода подпитываюМ щего потока от датчика 9;

С 4 — сигнал концентрации MMA от

30 датчика 7;

К вЂ” общее число электролизеров в каскаде.

Сигнал С, поступает с выхода блоЧ 1 ка 13, сигналы С g, F N — с выходов 35 блока 14 ° Выходной сигнал блока 16— ( значение Срм — подается на вход блока

18 расчета расхода подпитывающего потока.

В регуляторе 17 концентраций осуще-10 ствляется расчет приращения расхода подпитывающего потока Ь G последовательно по формулам т 2 т

ЙС„* С, — С„;

В„- В„, + П,К„ЬС„ /(т(+ D,); т

5 Gp - KT CH + где С вЂ” заданное значение конГ центрации MMA на выходе каскада, вводимое в блок

17 фиг.2

С вЂ” значение концентрации

MMA измеренное датчиком 8;

В 1„В ((, — значение интегральной составляющей блока регулятора на N-м и N-1-м шагах работы блока;

G qq ° Gq (И„- средний расход газов из электролизера на

N-м и (И+1)-м шагах коррекции;

СМ вЂ” сигнал расхода подпитывающего потока от датчика 9;

С вЂ” сигнал концентрации

MMA от датчика 8;

К вЂ” суммарное число электролизеров в каскаде;

В<, X .,,А — промежуточные расчетные переменные, определяемые через входные сигналы блока (по физическому смыслу анало1гичны В4, Х|, А <);

= 0,02 — константа; зт Бт

Выходные сигналы блока — скорректированные значения E ((G g (, Я,йi(° (6(2,.((+1 (Go M G(;1 hl)C((+ GNCo рм

На вход блока поступают аналоговые сигналы С, Со, I от датчиков 10, 6, 11 соответственно, а выходным сигналом является значение С . Парамет АМ

Ры F4,(((, G(-t N поступают с выхода блока 13.

- D — период расчета приращеT ния подпитывающего пото" ка;

К, Т вЂ” коэффициент усиления и постоянная времени блока.

Одновременно в блоке 18 из условия равенства вычисленной концентрации

MMA заданному значению С р последовательно по формулам находится значение) расхода подпитывающего потока С

GA = Go — M G(-„

™ 1 (К-М)Š— С С .

Р= F 12.N 4 А д > +(

Ф о р

Сигналы G, Со, 1 поступают на вход блока от датчиков 10, 6, 11 сигнал Сд — от датчика 7 либо вычисляется блоком 15, значение 6 4 1((поступает с выхода блока 13, а G „, В

1 с выхода блока 14, фр, С4 — йромежуточные расчетные переменные.

Сигналы, соответствующие результатам расчета в блоках 18 и 17, поступают в сумматор 19. Выходной сигнал блока 19 суммирования поступает на управляющий клапан 12, который соответству(ощим образом изменяет расход подпитывающего потока через каскад

1 электролизеpoB.

163821 ) ) 0

Логический блок 20 и блок 2 пере- ключения включает в работу блок 15 расчета концентрации MMA на выходе

1-й части электролизеров в промежут5 ках между недостоверными сигналами концентрации MMA от датчика 7. В этом случае на вход блока расчета подпиты вающего потока вместо сигнала от датчика 7 через блок переключения посту- 10 пает расчетное значение концентрации

MMA с выхода блока 15.

Для этого в логическом блоке 20, представляющем собой, например, двойной компаратор, осуществляется следу- 15 ющим образом проверка на достоверность входного сигнала концентрации

ИИА Скот датчика 7.

Если сигнал С выходит за пределы, определяемые технологическими услови- 2< ями, т,е. нарушается неравенство

С мин (С4 — С каке где С„ „, С,да — постоЯнные поРоговые сигналы компаратора, 25 отвечающие технологическому минимуму и максимуму (Cwп

37, Сща„,= 8 вес.7), на выходе компаратора сигнал соответ- щ ствует логической 1. По этому сигналу блок 2 переключения соединяет выход блока 15 с входом блока 18, в котором для расчета используются вычисленные в блоке 15 значения концентрации ММА, Если приведенное неравенство не нарушено, то сигнал на выходе компаратора соответствует О, при этом на вход блока 18 поступает достоверныи сигнал концентрации от датчика 7 °

Использование предлагаемых способа и системы управления обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: . позволяет за счет повышения точно- 45 сти поддержания требуемого концентрационного профиля повысить среднюю электропроводность раствора в электролизерах, предотвратить образование экранирующих пленок на электродах последних электролизеров, тем самым снизить напряжение на каскадах в . среднем на 8-10Х и, следовательно, получить соответствующий выигрьпп в расходе электроэнергии;

1 I вследствие предотвращения образования экранирующих пленок на последних электролизерах увеличиваются выход по току ДИС и производительность каскада; упрощается технологическая схема и облегчается обслуживание процесса.

Формула изобретения

1. Способ управления непрерывным электрохимическим процессом синтеза диметилового эфира себациновой кислоты в каскаде последовательно соединенных электролиэеров, заключающийся в подаче на каскад основного потока раствора исходного реагента и подпитывающего потока, распределении подпитывающего потока на входы электролизеров, измерении расходов указанных потоков, измерении концентраций исходного реагента на выходе каскада и регулировании расхода подпитывающего потока по измеренной концентрации исходного реагента на выходе каскада, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат электроэнергии путем повышения точности стабилизации режима работы каскада, дополнительно измеряют силу тока через каскад и концентрацию исходного реагента на входе в каскад между двумя произвольно выбранными и последовательно стоящими по ходу основного потока электролиэерами, определяют средние выходы по току и расходы газа для части электролизеров, ограниченной по ходу основного потока первым выбранным электролизером, и для остальной части электролизеров, вычисляют концентрацию монометиладипината между выбранными электролиэерами и на выходе каскада и по значениям .указанных параметров корректируют расход подпитывающего потока.

2; Устройство для управления непрерывным электрохимическим процессом синтеза диметилового эфира себациновой кислоты в каскаде последовательно соединенных электролизеров, содержащее магистрали основного и подпитывающего потоков исходного реагента, датчики для измерения расходов этих потоков, датчик:„ для измерения концентрации исходного реагента на выходе каскада, соединенный с регулятором концентрации, и управляющий клапан; установ-, ленный на магистрали подпитывающего потока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения затрат электроэнергии путем повьппения точности стабилизации режима работы каскада и по1638211

Составитель Б. Долотин

Редактор А,Маковская Техред Л.Сердюкова Корректор ° P

M. Ша оши

Заказ 904 Тираж 394 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 вышения надежности,, оно дополнительно содержит датчики концентрации монометиладипината на входе в каскад и между электролиэерами, датчик, для измерения силы тока, блоки, коррекции

Ф выхода по току и расхода газа, два . блока вычисления концентрации монометиладипината, блок расчета подпитывающего потока, блЬк суммирования, ло- 0 гический блок и блок переключения, при этом первые четыре входа блоков коррекции соединены с датчиками соответственно, расхода основного потока, Измерения силы тока и концентрации монометиладипината на входе в каскад и между электролизерами, пятый и шестой входы второго блока коррекции соединены с датчиками соответственно расхода подпитывающего потока и концен20 трации монометиладипината на выходе каскада., первые три входа блоков вычисления концентрации монометиладипината соединены с датчиками соответственно концентрации монометиладипината 25 на входе в каскад, измерения силы тока и расхода основного потока, четвертый и пятый входы первого блока вычисления концентрации монометиладипината соединены с выходами первого блока коррекции, седьмой вход второго блока коррекции и восьмой вход второго блока вычисления концентрации монометиладипината соединены с вторым выходом первого блока коррекции, четвертый и седьмой входы второго блока вычисления концентрации метиладипи-;. ната соединены соответственно с датчиком . концентрации монометиладипината между электролизерами и датчиком расхода подпитывающего потока, первый и второй выходы второго блока коррекции соединены с пятым и шестым входами второго блока вычисления концентрации монометиладипината, блок расчета расхода подпитывающего потока восемью входами соединен соответственно с датчиком для измерения силы тока, датчиком расхода основного потока и датчиком концентрации монометиладипината на входе в каскад, с выходом второго блока вычисления концентрации монометиладипината, с выходом блока переключения, с двумя выходами второго блока коррекции и с вторым выходом первого блока коррекции, а своим выходом соединен с первым входом блока суммирования, второй вход которого соединен с регулятором концентрации, а выход — с управляющим клапаном, вход логического блока и второй вход блока переключения соединены с датчиком концентрации монометиладипината между злектролизерами, выход логичес-. кого блока соединен с первым входом блока переключения, а третий вход блока переключения соединен с выходом первого блока вычисления концентрации монометиладипината,