Способ автоматического регулирования процесса получения органохлорсиланов

 

Союз Советскими

Соцмапистическмн

Республик (Ii 75385() (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ay № 414267 (22) Заявлено 25.09.78 (21) 2667048/23-26 с присоединением заявки J%— (23) П рнорнтет

Опубликовано 07.08.80. Бюллетень Ж29 (5! )М. Кл.

Г 07 F 7/16

5 05 П 27/00

Гасударственный комитет

СССР рц уд 66.012. ,52(088.8) ао делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 11.08.80 (72) Автори изобретения

B. Я. Тришкин, В. А, Стогарь, В. А. Гамза, В, Ю, Туманов, Г. А. Стадник, С, С, Потапенко и А. И, Момот (7!) Заявитель

Днепропетровский химико-технологический институт им. Ф, Э. дзержинского (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ Пс ОДЕССА

ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОХЛОРСИЛАНОВ

Изобретение относится к способам автоматического регулирования химических процессов, а именно процесса получения органохлорсиланов.

Известен способ по основному авт. св

¹ 414267, основанный на регулировании температуры в реакторе путем изменения подачи парового конденсата в теплообменные элементы реактора с учетом состояния контактной массы и величины потерь

$0 продукта с газами пиролиза.

Известный способ обладает недостатком, заключающимся в том, что при его осуществлении могут быть большие непроизводительные потери сырья и продуктов, 15 что связано с низким качеством регулирования температурного режима. Колебания температуры в промышленном реакторе составляют + 20 С от заданных значений.

Это объясняется технологическими оообен-> костями процесса.

Синтез органохлорсиланов осуществляется при температуре более 300 С. Лля уменьшения потерь сырья и продуктов

2 вследствие пиролиза алкилхлоридов (метил, этилхлорсиланов) и продуктов синтеза температуру процесса ограничивают на уровне 350-360 С. Скорость реакций при таких температурах не обеспечивает полного превращения алкилхлорида, расход .которого определяется качеством псевдоожйжения. В условиях высокоэкзотермиче4 ского процесса избыток реагентов приводит данный технологический режим к внутренней неустойчивости вследствие возникающей положительной обратной связи температуры и тепловыделений, а также к появлению незатухающих колебаний температуры в реакторе. В условиях неустойчивого процесса нарушение теплового баланса реактора приводит к экспоненциальному изменению температуры, поэтому регулятор температуры должен обеспечить опережающий рост скорости отвода тепла,т,е. работать с большим коэффициентом усиления, часто в двухпозиционном режиме, что приводит к избыточной подаче теплоносителя и, как следствие, к где Зт@, 8>o — соответственно величинь, тепловыделения и теплоС отвода реактора (кВт);

- пр оиз водная по те мпе ратуро (град ).

Производная скорости тепловыделения по температуре не может превысить определенное граничное значение: басв св бт (2) Следовательно, если при отклонении температуры на величину Chl регулятор температурь измерит величину отводимого тепла на величину:

dig ) qodT (3), то возникает ситуация самовыравнивания, свойственная устойчивым обьектам, и огклонение температуры прекратится. Во времени этот процесс запишется так: сыч: ) Q 1 c%u ° (1), что необходимо выполняется при

q )qx (5) Теплохимических реакций расходуется на нагрев входных по1 оков реагентов, расходы которых стабилизируются локаль3 75 нарушению теплового баланса в противоположную сторону, возникновению автоколебаний температуры в реакторе, увеличив.1юших потери . сырья и продуктов на пиролиз и снижающих степень превращения газообразного реагента.

Целью изобретения является снижение потерь сырья и продуктов реакции за счет повышения точности регулирования температурного режима в реакторе.

Поставленная цель достигается тем, что регулирование температуры в реакторе осуществляют в зависимости от отношения скорости изменения температуры в реакторе к скорости изменения расхода пара, генерируемого теплообменными элементами реактора.

Устойчивость процесса получения органохлорсиланов при регулировании. температурного режима означает выполнение соотношения между скоростью роста тепловыделения и скоростью ростаотводатепла от:возрастания температуры;

@то (6) где Q — скорость изменения расхода пара, генерируемого теплоотводящим устройством.

Это значит, что требуемая скорость

15 изменения парогенерации определяется соотношением

Ф (4о о (7) где Q - требуемая величина скорости

О изменения паропроизводительности.

Измеряя текущую скорость изменения парогенерации и сравнивая ее с требуемой, вычисленной по соотношению (7), можно скорректировать расход теплоотводяшег"o агента и поддерживать оптимальные условия регулирования температуры.

Контур регулирования температуры приобретает таким образом свойство аааптации к условиям теплопередачи, нелинейно зависящим от гидродинамических условий кипения теплоотводяшего агента.

Изобретение поясняется чертежом.

Реактор 1 снабжен теплообменными элементами 2, в которые подается паровой конденсат. Органохлорсиланы конденсируются в системе 3 конденсации. На входы регулятора 4 температуры в реак40 rope поступают сигналы с регулятора 5 (формирователя задания температуры) и с вычислительного корректирующего устройства 6. Расход абгазов (продуктов пиролиза) измеряется с помощью датчика 7.

4> Расход парового конденсата регулируется клапаном 8, а расход водяного пара измеряется с помощью датчика 9. Температура в реакторе измеряется датчиком 10.

Сигнал термопары 10 поступает на вход регулятора 4 температуры, сравнивается с заданием, суммируется с корректирующим сигналом. Выходной сигнал регулятора 4 температуры воздействует на регулирующий клапан 8 и устанавливает требуемый расход парового, конденсата. Задание регулятору температуры формируется с помощью регулятора 5, на который поступает среднеинтегральное значение рас— хода водяного пара из теплообменных эле3850 ф ными системами автоматического регулирования, и на испарение теплоносителя, расход которого изменяют в зависимости от температуры в реакторе. Имеют место также потери тепла в окружающее прост5 ранство, Переменной статьей расхода тепла является скорость генерации пара теплоотводяшим устройством, поэтому принимается, что

753

5 ментов 2. Этот сигнал отражает текущее значение активности контактной массы, оцениваемое средней теплопроизводительностью процесса. На корректирующий вход регулятора 5 подается также усредненный сигнал датчика 7 расхода абгазов.

Корректирующий сигнал регулятору 4 температуры формируется отдельным вычислительным устройством 6. На входы устройства 6 подаются сигналы термопары 10

10 и датчика 9 расхода пара.

После вычисления производных происходит сравнение измеренного значения производной расхода пара с масштабированным значением производной температуры, !5 которая представляет собой вычисленное требуемое значение производной расхода пара, соответствующее измеренной производной температуры. Полученный в результате сравнения корректирующий сигнал по- 2о ступает на регулятор 4 температуры.

Возмущение скорости тепловыделения или теплоотвода приводит к появлению производной температуры, пропорциональной величине возмущения. Отклонение темпе- 25 ратуры при этом невелико и регулятор 4 температуры не изменяет выходной сигнал..Патчик расхода пара дает соответствующее стационарное значение, производная среднего значения паропроиэводитель- Зо ности близка к нулю и появляется корректирующий сигнал, имеющий тот же знак, что и производная температура. То есть, росту температуры соответствует увеличение подачи парового конденсата, и наобо- 35

PcYl .

Скорость изменения парогенерации вычисляется по сигналу 9 датчика расхода пара и вводится как корректирующий сигнал регулятору 4 температуры. Регулятор @

650 6

4 температуры устраняет отклонение температуры or заданного значения.

Задание регулятору 4 возрастает при уменьшении среднеинтегральной паропроизводительности, задаваемой датчик 9 расхода пара, и уменьшается при увеличении расхода абгазов, задаваемого датчиком 7 расхода абгаэов. Медленным дрейфом устанавливается температура, соответствующая равновесию сигналов датчиков 9 и 7.

Подбором коэффициентов усиления, входов при настройке обеспечивается близость равновесного значения задания температуры к расчетному оптимальному значению.

Использование предлагаемого способа управления процессом получения органохлорсиланов обеспечивает поддержание температуры в реакторе в пределах 3+5 С от заданных значений, снижение непроизводительных потерь сырья и продуктов на 10%.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования процесса получения органохлорсиланов по авт. св. N414267,,о т личаюш и и с. я тем, что, с целью снижения потерь сырья и продуктов реакции эа счет повышения точности регулирования температурного режима в реакторе, регулирование температуры в реакторе осуществляют в зависимости от отношения скорости изменения температуры в реакторе и скорости изменения расхода пара, генерируемого теплообменными элементами реакr0p&

75Ëà5Î

Составитель Г. Огаджанов

Техред Н. Барадулнна Корректор B. Синицкая

Редактор 11. Курасова

Филиал ППЛ Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 4839/20 Тираж 495 Подписное

UH HH ПИ Государственн or o комите та СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., a. 4/5