Способ автоматического управления процессом перегруппировки оксима в лактам Советский патент 1984 года по МПК C07B29/00 G05D27/00 

Онсим

СП fTlfrpodyffm Изобретение относится к способам автоматического управления технологическими процессами, в частности процессом перегруппировки оксима в л там, и может быть использовано в химической промышленности. Лзвестен способ регулирования кон центрации серной кислоты при бекмано ской перегруппировке циклогексаноно . ксима, характеризующийся тем, что непрерывно измеряют вязкость реак.ционной смеси с помощью проточного или погружногоiвискозиметра и по сигналу вискозиметра устанавливают необходимое соотношение оксим:олеум путем регулирования подвода олеума 1 . Недостатком данного способа является низкая точность регулирования из-за погрешности в измерении вязкости, которая определяется точность термостатировамия и влиянием концент рации серного ангидрида в олеуме. Кроме того, такой способ не обеспечивает стабильной концентрации избыточного серного ангидрида в реакционной массе. Все это приводит к по вышенному расходу олеума. Наиболее близким по технической сущностр к изобретению является спо соб автоматического управления про цессом перегруппировки оксима, заключающийся в стабилизации концентрации кислоты в реакционной массе, включающей серный ангидрид, путем дополнительной стабилизации серного ангидрида дозированием воды в поток олеума 2.J. Недостатком данного способа явля. ется низкая точность регулирования. Это объясняется тем, что объект регу лирования, представляющий собой апериодическое звено, охвачен отрицател ной жесткой обратной связью. Ввиду наличия накапливающей емкости (реак тор перегруппировки) изменение конт ролируемого параметра (кислотности или избыточного содержания серного ангидрида) в реакционной массе обна руживают с некоторой задержкой по о ношению к вызвавшему его возмущению Повышение быстродействия системы и точности регулирования за счет увеличения коэффициента обратной связи приводит к потере устойчивости и са мовозбуждению системы, что влечет за собой перерасход олеума. 2 Цель изобретения - окращение потерь олеума за счет повышения точности регулирования. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления процессом перегруппировки оксима в лактам подачу воды на разбавление олеума осуществляют ,с коррекцией по влажности оксима и концентрации олеума. На чертеже представлена схема осуществления способа, состоящая из реактора перегруппировки и двух контуров регулирования. Первый контур регулирования - стабилизация содержания серной кислоты в реакционной массе, состоит из датчика 2 кислотности в отводимом перегруппированном продукте, устройства управления 3, анализирующего показания датчика 2, исполнительного механизма 4, управляющего клапаном 5 подачи олеума, датчика 6 расхода оксима, логического блока 7. Схема стабилизации кислотности работает следующим образом. Замеряется кислотность в реакторе 1 датчиком 2. Сигнал с датчика 2 усиливается инвертирующим усилителем устройства 3 управления и через первый вход сумматора и усилитель мощности исполнительного механизма 4 устанавливает -положение клапана 5 такое, чтобы кислотность в реакторе 1 соответствовала заданному значению. В переходных режимах, когда изменяется подача оксима, клапан 5 изменяет свое состояние пропорционально скорости изменения кйслотности в реакторе 1, обеспечивая оптимальный переходной процесс системы. Если V - объем реактора; А - вели-чина входного потока олеума; В - величина входного потока оксима до изменения подачи; С - то же, после из менения подачи; X - кислотность в реакторе, то,уравнение баланса по олеуму внутри реактора: (А + C)x(t)-A+V 0, где (А + С) X (t) - количество олеума, выводимого из реактора, У -тт- - изменение количества олеума в реакторе. Таким образом, зная объем реактора V, действительную кислотность X(t), подачу олезма А и подачу оксима С можно вычислить скорость изменения кислотности 4г dt Лотический блок 7 данную зависимость. В качестве сигнала величины потока олеума нспольэуйтся сигнал, управляющий положеннем клапана 5 подачи олеума. В состав логического блока 7 входят: сумматор (Л + С ), блок умножения X ( + С), второй сумматор (ft -Х(-А+С), а также усилитель умножения на посто янную величину . Сигнал с выхода логического блока 7, представляющий собой величину заводится на второй вход сумматора исполнительного механизма 4. Схема cтaбилизall и кислотности в реакторе 1 представляет собой двухконтурную схему. Когда возмущающее воздействие отсутствует (изменение концентрации олеума, изменение расхода оксима) или протекает достаточно медленно, сигнал по второму входу сумматора исполнительного механиз ма 4 равен нулю ( - 0) и состояние клапана 5 определяется только контуром } регулирования в зависимости о- кислотности от водимого продукта. Если же в результате возмущаю щих воздействий резко изменится пода ча оксима, логический блок 7 вычислит скорость изменения кислотности в реакторе 1 и положение клапана 5 будет определяться как действительной кислотностью X в реакторе 1, так и скоростью ее изменения - . После завершения переходного процесса ново положение клапана 5 будет поддерживаться только контуром регулирования по кислотности отводимого продукта по цепочке: датчик 2 - устройство 3 управления - исполнительный механизм 4 - клапан 5. Второй контур регулирования - по стабилизации содержания серного ангидрида в реакционной массе, состоит из датчика 8 содержания серного ангидрида в реакционной массе, устройства управления 9, исполнительного механизма 10, управляющего клапаном 11 подачи воды в смесительную камеру 12, датчика 13 влажности оксима, дат чика 14 концентрации олеума и логического 5лока 15. Устройство 9 управления представл ет собой неинвертирующий линейный усилитель, реализующий функцию Y ,где у - выходное напряжение устройства 9 управления X - входное напряжение (сигнал с датчика 8 содер жания серного ангидрида п релкииоиной массе), - коэффициент ycn.tu -ния, определяет величину отрицатг. обратной связи и выставляется при наладке. Исполнительный механизм 10 представляет собой двухходовой сумматор с последующим мощным усилителем для управления клапаном 11. Первый вход сумматора подключен к выходу устройства 9 управления, а второй вход сумматора подключен к выходу логического блока 15. Последний состоит из янух. масштабных усгшителей сигналов датчиков 13 и 14 и схемы сравнения, анализирующей выходные напряжения масштабных усилителей. Таким образом, на выходе схемы сравнения формируется сигнал соответствия концентрации олеума влажности подаваемого оксима. Управление осуществляется следующим образом. Датчиком 8 замеряется содержание серного ангидрида в реакторе 1 .Сигнал С--датчика 8 усиливается усилителем устройства 9 управления и через первый вход сумматора исполнительного механизма 10 устанавливает положение клапана 11 такое, чтобы избыточное содержание серного ангидрида в реакторе 1 соответствовало заданному значению. Пока отсутствует возмущающее воздействие (изменение концентрации олеума, изменение влажности оксима в противоположных направлениях) или происходит одновременное изменение концентрации олеума и влажности оксима в одном направлении сигнал на выходе схемы сравнения логического блока 15 отсутствует и клапан 11 управляется только по первому входу сумматора исполнительного механизма 10, При появлении разбаланса между влажностью оксима и концентрацией олеума сигналы от датчиков 13 и 14, усиленные масштабными усилителями, формируют соответствующий сигнал (положительный или отрицательный) на выходе схемы сравнения логического блока 15. Сформированньй сигнал поступает на второй вход сумматора исполнительного механизма 10 и корректирует положение клапана 11, чем достигается опережение изменения содержания серного ангидрида в реакционной массе, что в конечном итоге приводит к снижению потребления исходного олеума.

$Illfi(H26

Таким образом, предлагаемый спо- там позволяет по сравнению г. Ря.оньп. соб автоматического управления про- объектом уменьиппь ПОТРЕМ олеума ня цессом перегруппировки оксима в лак- 70-80%,

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЕРЕГРУППИРОВКИ ОКС.ИМА В ЛАКТАМ путем стабилизации концентрации серной кислоты в реакционной массе изменением расхода олеума и стабилизации концентрации серного ангидрида изменением подачи воды на разбавление олеума, отличающийся тем, что с целью уменьшения потерь олеума за счет повышения точности регулирования, подачу воды на разбавление олеума осуществляют с коррекцией по влажности оксима и концентрации олеума.