УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОДДЕРЖАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ ДИАЦЕТОН-L-СОРБОЗЫ ГИПОХЛОРИТОМ НАТРИЯ Российский патент 1997 года по МПК G05D27/00 C07B33/00 C07D307/62 

Изобретение относится к устройствам автоматического поддержания технологического режима процесса окисления диацетон-L-сорбозы гипохлоритом натрия и может быть использовано при производстве аскорбиновой кислоты.

Известны [1] устройства для окисления диацетон-L-сорбозы (ДАС) перманганатом калия или гипохлоритом натрия, предусматривающие визуальный контроль за подачей окислителя.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является устройство, реализующее способ автоматического управления процессом окисления диацетон-L-сорбозы [2] включающее реактор, снабженный мешалкой и рубашкой для охлаждения, смеситель концентратомер диацетон-L-сорбозы в растворе, регулятор расхода диацетон-L-сорбозы, регулятор расхода сернокислого никеля, регуляторы температуры низа и верха ректора, регулятор расхода раствора гипохлорита натрия, регулятор концентрации кислорода в реакционной массе. Расход ДАС автоматически поддерживают с помощью стабилизатора расхода с клапаном. Гипохлорит натрия (ГПХ) подают на реакцию через клапан, которым управляют от стабилизатора. Для подачи катализатора служит дозатор.

Основным недостатком прототипа является отсутствие контроля за содержанием ГПХ и свободного кислорода, выделяемого в результате разложения ГПХ. Подачу ГПХ ведут с перерасходом до появления пены в реакторе. Это зачастую приводит к тому, что в результате накопления в реакционной массе избыточного гипохлорита происходит бурное вспенивание и выброс реакционной массы из реактора как следствие бурного выделения кислорода при взаимодействии избыточного ГПХ и катализатора.

Задачей изобретения является создание устройства, позволяющего автоматически поддерживать близким к оптимальному режим процесса окисления ДАС путем управления подачей ГПХ и катализатора.

Для решения поставленной задачи и достижения технического результата - поддержания необходимой и постоянной концентрации свободного кислорода в реакционной массе известное устройство, содержащее реактор, стабилизаторы расхода диацетон-L-сорбозы и гипохлорита натрия, измеритель содержания компонентов, преобразователь, соединенный с вторичным прибором с задатчиком и клапан подачи гипохлорита натрия, дополнительно содержит смеситель, дозатор катализатора с двигателем, повторитель со сдвигом, элемент сравнения, переключатель, пневмоэлектропреобразователь, промежуточное реле и блок управления, а измеритель содержания компонентов выполнен в виде измерителя содержания гипохлорита натрия и свободного кислорода в реакционной массе с чувствительностью элементом в виде электродов. При этом измеритель содержания гипохлорита натрия и свободного кислорода соединен с преобразователем, вторичный прибор соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход элемента сравнения через повторитель со сдвигом соединен с линией задатчика вторичного прибора, выход вторичного прибора через переключатель соединен с клапаном подачи гипохлорита натрия, а выход элемента сравнения через пневмоэлектропреобразователь, промежуточное реле и блок управления соединен с двигателем привода дозатора подачи катализатора, а реактор снабжен мешалкой и рубашкой для охлаждения.

Снабжение известного устройства дополнительными узлами и их соединение в определенной последовательности позволило решить поставленную задачу и достигнуть требуемого технического результата поддержания необходимой и постоянной концентрации свободного кислорода для проведения реакции в режиме, близком к оптимальному и предупреждения аварийных выбросов.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства для автоматического поддержания оптимального режима процесса окисления; на фиг. 2 график зависимости показаний прибора от содержания ГПХ и свободного кислорода в реакционной массе.

В статике более подробно предлагаемое устройство можно представить следующим образом: устройство включает два последовательно соединенных трубопроводами 1 и 2 реактора 3 и 4 с мешалками 5 и 6 и рубашками для охлаждения 7 и 8. Реакторы снабжены регуляторами температуры 9 и 10.

Трубопровод 1 соединен с насосом 11, а трубопровод 2 через насос 12 соединен с трубопроводом 13 и трубопроводом 14, соединенным со смесителем 15 и с системой подачи ДАС, состоящей из стабилизатора расхода 16 с клапаном 17 и с системой подачи катализатора с дозатором 18. К смесителю также подсоединена система подачи ГПХ, содержащая клапан 20, линия сигнала управления к которому через переключатель 21 соединяется со стабилизатором расхода 19 или с прибором 23 системы управления процессом.

Вход прибора 23 (переменная) соединяется с выходом первичного преобразователя 24, чувствительный элемент 28 которого располагается непосредственно в реакторе 3, кроме того переменная с преобразователя 24 также через повторитель со сдвигом 22 соединяется с элементом сравнения 26. Другой вход элемента сравнения соединяется с линией задания вторичного прибора 23. Выход элемента 26 через пневмоэлектрический преобразователь 27, промежуточное реле 28, тумблер 29 соединяется с цепями управления насосом 18, расположенным в блоке 30.

Насос 31 соединен с трубопроводом 2 и с внешним технологическим оборудованием.

Система работает следующим образом.

Насосом 12 осуществляется циркуляция продуктов реакции: часть по трубопроводу 13, а часть по трубопроводу 14 через смеситель 15 в реактор 3. ДАС и катализатор подаются в трубопровод 14, причем ДАС автоматически поддерживается стабилизатором расхода 16 с клапаном 17. ГПХ подается в смеситель через клапан 20, который может управляться от стабилизатора расхода (ручной режим) 19 или от системы управления (автоматический режим работы). Переключение производится переключателем 21. Катализатор подается дозатором 18, двигатель которого соединен через блок управления 30 с системой управления процессом.

Температура в реакторе поддерживается регулятором температуры 10.

Продукты реакции выводятся по трубопроводу 1 в реактор 4 или насосом 11 на дальнейшую переработку.

При периодическом режиме работы после выполнения реактора 3 процесс останавливается.

Чувствительный элемент 25 представляет собой два электрода: титановый и из нержавеющей стали. Экспериментально установлено, что электроды после того как примут пассивное состояние при определенной нагрузке дают стабильные показания концентрации ГПХ и кислорода в реакционной массе (фиг.2).

Как видно (из фиг. 2) одним и тем же вторичным прибором измеряется содержание свободного кислорода и содержание ГПХ в реакционной массе.

Причем на участке, близком к нулю, имеется в среде как ГПХ, так и свободный кислород. В зоне кислорода наличие ГПХ объясняется его постоянной подачей в реактор и замедленной реакцией.

Наличие свободного кислорода свидетельствует о том, что его хватает на реакцию с ДАС.

Если прекратить подачу ДАС, показания прибора возрастают до насыщения среды кислородом, а если прекратить подачу ГПХ, то показания прибора снижаются до нуля.

Таким образом, поддерживая содержание кислорода в среде на заданном уровне, удается управлять процессом.

Система управления построена на следующем принципе.

На приборе 23 устанавливается задание содержания кислорода в среде, это же задание подается на элемент сравнения 26. Если, например снижаются показания прибора (не хватает кислорода на окисление ДАС), клапан увеличивает расход ГПХ. Если при этом не увеличиваются показания прибора (переменная), значит не хватает катализатора на разложение ГПХ. Увеличение разности между заданием и переменной, превышающей установку на повторителе со сдвигом 22, приводит к срабатыванию реле 26 и через преобразователь 27, промежуточное реле 28, тумблер 29, блок управления 30 к пуску насоса 18. Остановка которого произойдет после уменьшения разности между заданием и переменной.

Источники информации
1. Шнайдман Л. О. Производство витаминов. М, Пищевая промышленность, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР N 1060604, кл. C 07 B 3/00, G 05 D 27/00, 15.12.1983.

Использование: производство аскорбиновой кислоты. Сущность изобретения: автоматически поддерживают близким к оптимальному режим процесса окисления диацетон-L-сорбозы путем управления подачей гипохлорита натрия и катализатора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство автоматического поддержания технологического режима процесса окисления диацетон-L-сорбозы гипохлоритом натрия, содержащее реактор, стабилизаторы расхода диацетон-L-сорбозы и гипохлорита натрия, измеритель содержания компонентов, преобразователь, соединенный с вторичным прибором с задатчиком, клапан подачи гипохлорита натрия, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит смеситель, дозатор катализатора с двигателем, повторитель со сдвигом, элемент сравнения, переключатель, пневмоэлектропреобразователь, промежуточное реле и блок управления, измеритель содержания компонентов выполнен в виде измерителя содержания гипохлорита натрия и свободного кислорода в реакционной массе с чувствительным элементом в виде электродов и соединен с преобразователем, вторичный прибор соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход элемента сравнения через повторитель со сдвигом с линией задатчика вторичного прибора, выход вторичного прибора через переключатель соединен с клапаном подачи гипохлорита натрия, выход элемента сравнения через пневмоэлектропреобразователь, промежуточное реле и блок управления соединен с двигателем дозатора катализатора, а реактор снабжен мешалкой и рубашкой для охлаждения. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электроды чувствительного элемента выполнены из титана и нержавеющей стали.