Способ автоматического управления процессом выделения синтетических жирных кислот из их солей углекислотой Советский патент 1985 года по МПК C07C51/02 G05D27/00 

Изобретение относится к способам автоматического управления химикотехнологическими процессами, в ча.стности управления процессом выделе-. НИН синтетических жирных кислот (СЖК) углекислотой, и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ управления процессом выделения СЖК из их солей путем изменения расхода- углекислоты пропорционально изменению расхода исходного раствора солей CHIcfl

Недостатком этого способа управления является непостоянство кон- . центрации исходного раствора солей СЖК, которая может колебаться в широком диапазоне и зачастую носит случайный характер. Процесс выделения СЖК углекислотой рчень чувствителен к. изменению концентрации исхолного раствора солей СЖК,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ автоматического управления процессом выделения синтетических жирных кислот из их солей углекислотой путемизменения расхода углекислоты в зависимости от расхода раствора солей синтетических жирных кислот, подаваемых в реактор, с коррекцией по вязкости реакционной массы на выходе из реактора. 12.

Недостаток известного способа управления заключается в том,что он не обеспечивает высокого выхода свободных монокарбоновых кислот так как он не учитывает выхода кислого мыла.

Целью изобретения является повышение выхода свободных монокарбоновых кислот.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления процессом вьщеления синтетических жирных кислот из их солей углекислотой путем изменения расхода углекислоты в зависимости от расхода раствора солей синтетических жирных кислот, подаваемы в реактор, с коррекцией по вязкости реакционной массы на выходе реактора дополнительно измеряют количество кислого мыпа и регулируют расход углекислоты прямо пропорционально произведению количества кислого мыла на вязкость реакционной массы.

На фиг. 1 приведена зависимость между вязкостью реакционной массы и глубиной разложения солей СЖК; на фиг. 2 - расчетная зависимость выхода свободнь х монокарбоновых кислот от глубины разложения сол.ей СЖК на фиг. 3 - схема реализации предлагаемого способа. Технологической задачей процесса вьщеления синтетических жирных кислот (СЖК) углекислотой является получение максимального выхода свободных монокарбоновых кислот. Естественно ожидать максимального выхода свободных монокарбоновых кислот при максимальном выходе кислого мьша с высокой глубиной разложения солей СЖК. Но выход кислого мыла находится в прямой, а глубина разложения - в обратной зависимости от концентрации раствора солей СЖК. Наивысшая глубина разложения достигается при низких концентрациях раствора солей СЖК, Но при низких концентрациях раствора выход кислого мыла будет также низким, ибо кислое мыло представляет собой смесь свободных монокарбоновых кислот, выделившихся из солей СЖК при углекислотном разложении и не разложенных солей СЖК. Поэтому возникает задача автоматического управления процессом в области оп тимальньгх его параметров,

Исследование технологического процесса показало, что при стабилизации давления и температуры в реакторе на их оптимальных значениях выход свободных монокарбоновых кислот зависит от произведения вязкости реакционной массы и выхода кислого мыла.

Выход свободных монокарбоновых кислот определяется через значения глубины разложения солей СЖК и выход кислого мьша, связанных зависимостью

Y - g-Y , 1 100

где У- выход свободных монокарбоновы кислот, кг/ч:

Уд- выход кислого мыпа, кг/ч;

Y2- глубина разложения солей СЖК.

Автоматическое измерение в потоке выхода кислого мьша с помощью выпускаемых промьшшенностью приборов труда не представляет, а измерить, автомтически в потоке глубину разложения солей СЖК в настоящее время возможности нет из-за отсутствия приборов Она может определяться только лабораторным анализом, который длится около двух суток. Установлена тесная корреляционная связь между глубиной разложения солей СЖК иВЯЗКОСТЬЮ реакционной мас сы (коэффициент корреляции равен 0,9 Базируясь на этом, предложен способ косвенного определения в потоке глубины разложения солей СЖК по вязкости реакцинной массы, которая автоматически измеряется в потоке с помощью серийно вьтускаемых промышленностью вискозиметров. Из уравнения предельной теоретиче кой линии регрессии зависимости меж ду вязкостью реакционной массы и глу биной разложения солей СЖК получают удобную формулу для вьфажения глуби ны разложения солей СЖК через вязкос реакцинной массы: Y 151-1,74 Y , (1) Y 51-Y4 откуда 1 где Y. - вязкость реакционной массы Па с. Из эксперимента по схеме центрального композиционного ротатабельного планирования второго порядка получают адекватные уравнения регрессии, связывающие зависимость выхода свободных монокарбонЬвых кислот и глу бины разложения от параметров процесса:i 1,82+0,,099X2+ +0,255X3+0,027Х+0,,,058X2-0,,133Х,Х,-0, IX, Хз+ 0,0255Х, 0,004Х2Хз-0,,+ . +0,114ХзХ ;(З: Y 50,54+5, ,69Xj,-. + 5, 79X + 1,,048X2-0,046Х|+ +0,203X2-0,046Х|-0,,149 -0,049Xi ,,449 Х2 Х4-0,112 ,(4) где Х - давление в реакторе. Па; Xj - температура в реакторе,К X - концентрация раствора солей СЖК,%; Х - расход углекислоты,выраже ный через отношение рабочего расхода к теоретичес кому. Представленные зависимости позво.ляют определить оптимальные техноло гические параметры, при которых достигается максимальный выход свободных монокарбоновых кислот, т.е. решить задачу статической оптимации процесса. Ввиду того, что выход свободных монокарбоновых кислот в уравнений (4) выражен через произведение выхода кислого мьпа и глубины разложения солей СЖК, определить оптимальные условия ведения процесса непосредственно из него нельзя, ибо некоторые параметры процесса, например концентрация раствора солей СЖК, оказывают прямо -противоположное влияние на глубину разложения солей СЖК и на выход кислого мыла. Поэтому с целью отыскания оптимальных условий процесса решена задача нахождения максимума функций У| с ограничениями на функцию 2 Максимум функций (фиг.2) с ограничением на глубину разложения солей СЖК равную 52,1%, обеспечивается при следующих параметрах процесса: давлении 3,92-103 Па, температуре 328К, концентрации раствора солей СЖК 20%, отношении рабочего расхода углекислоты к теоретическому, равному 5. Технологически имеется возможность вьадерживать эти параметры в области оптимальных значений, за исключением концентрации раствора солей СЖК, изменение которой зависит от .предшествующих стадий и является для данного процесса случайной величиной.Компенсировать возмущения по изменению концентраций солей СЖК можно расходом углекислоты. Автоматическое управление процессом выделения. СЖКиз их солей углекислотой сводится к стабилизации давления и температуры в области оптимальных значений и корректировке задания регулятору соотношения расходов раствора солей СЖК и углекислоты сигналом, пропорциональным величине произведения выхода кислого мыла на вязкость реакционной массы таким образом, чтобы ста- билизировать ее на заданном значении, изменяя расход углекислоты. Вискозиметром 1 измеряется вязкость реакционной массы на выходе реактора 2, а датчиком 3 - расход кислого мыпа на выходе автоклава

отстойника 4. Сигналы с вискозиметра 1 и датчика 3 расхода поступают в функциональный блок 5, выходной сигнал которого поступает на рагулятор 6. Выход регулятора 6 связан с регулятором 7 соотношения, на вход которого поступают сигналы с датчиков 8 и 9 расхода соответственно углекислоты и раствора солей синтетических жирных кислот.Расход углекислоты регулируется с помощью регулирующего клапана 10.

Способ осуществляется следующим образом.

При повышении концентрации раствора солей СЖК (отклонении от оптимальной) для обеспечения преж-него выхода свободных монокарбоновьк кислот необходимо увечить расход i углекислоты. Так как выход свободных монокарбоновык кислот на установке не может быть измерен (они входят в состав кислого мыла), он определяется через величину произведения выхода кислого мыла на вязкость реакционной массы, которые непрерыв11о измеряются на установке с помощью датчиков 3 и 1. Выходные сигналы из этих датчиков умножаются в функциональном блоке 5, выход которого поступает на вход регулятора 6 Заданием этому регулятору устанавливается сигнал, пропорциональный величине произведения вязкости реакционной массы на выход кислого мыпа, который соответствует максимальному выходу свободных монокарбоновых кислот.

Выход регулятора 6 поступает в регулятор 7 соотнощения расходов углекислоты и раствора солей СЖК в качестве сигнала, корректирующего задание. Регулятор 7, управления положением регулирующего органа клапана 10, изменяет (в рассматриваемом случае увеличивает) расход углекислоты до тех пор, пока величина проиведения вязкости реакционной массы на выход кислого мыпа не станет равной величине задания регулятору 6.

Аналогично осуществляется регулировэние при понижении концентрации раствора солей СЖК.

Пример. Максимальному выходу свободных монокарбоновых кислот при глубине разложения 52,1% (фиг.2

соответствует согласно формуле (2) вязкость реакционной массы 60.346 Па При оптимальных параметрах процесс (давлении 392 -10 Па. температуре 328К, концентрации раствора солей СЖК 20%, отношении рабочего расхода углекислоты к теоретическому, равном 5, и расходе раствора солей СЖК, равном 13,6 кг/ч, на опытной установке выход кислого .мыла составил 5,35 кг/ч при расходе углекислоты 23,2 кг/ч. Произведение вязкости реакционной массы на выход кислого мыла в этих оптимальных условиях составляет 322,9. При этом выход свободных монокарбоновых кислот составляет 2,79 кг/ч.

Управление процессом сводится к поддержанию постоянным этого произведения при возмущениях по концентрации раствора солей СЖК путем изменения расхода углекислоты пропорционально отклонению названного произведения от заданного значения.

Так, при повьщгении концентрации раствора солей СЖК до 22% /отклонение от оптимальной на +2%) для обеспечения прежнего (2,79 кг/ч) выхода свободных монокарбоновых кислот необходимо в соответствии с формулой (4) увеличить расход углекислоты до 28,23 кг/ч. Так как выход свободных монокарбоновых кислот на установке не может быть .измерен (они входят в состав кислого мыла), то в соответствии с формулой (1) он определяется через величину произведения выхода кислого мыла на вязкость реакционной массы, которые непрерывно измеряются на установке с помощью серийньЬс приборов. Выходные сигналы из этих приборов умножаются в функциональном блоке 5 (фиг.З), выход которого поступает на вход регулятора 6. Заданием этому регулятору устанавливается сигнал, пропорциональный величине произведения вязкости реакционной массы на выход кислого мыпа, равной 322,9, которая соответствует максимальному выходу свободных монокарбоновых кислот.

Выход регулятора 6 поступает в регулятор 7 соотношения расходов углекислоты и раствора солей СЖК в качестве сигнала, корректирующего задание. Регулятор 7, управляя

7,

положением органов клапана 10, из меняет (в рассматриваемом случае увеличивает) расход углекислоты до тех пор,пока величина произведения вязкости реакционной массы на выход кислого мыпа не станет рав ной величине задания регулятору 6.. При Понижении концентрации раствора солей СЖК до 18% (отклонение от оптимальной на .- 2%) для обеспечения заданного выхода свободных монокарбоновых кислот необходимо в соответствии с формулой (4) умень- шить расход углекислоты до 20,89 kr/ч.

498

Для обеспечения заданной регулятору 6 величины (322,9) произведения вязкости реакционной массы на выход кислого мыла с помощью регулятора 7 уменьшается расход углекислоты до тех пор, пока информативный сигнал, поступакнций на регулятор 6, не станет равным сигналу задания.

Таким образом, предлагаемый способ управления позволяет обеспечить стабильный выход свободных монокарбоновых кислот на максимально возможном значении при имеющихся возмущениях по концентрации солей СЖК,

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЬЩЕЛЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ ИЗ ИХ СОЛЕЙ УГЛЕКИСЛОТОЙ путем изменения расхода углекислоты в зависимости от расхода раствора солей синтетических жирных кислот, подаваемых в реактор, с коррекцией по вязкости реакционной массы на выходе реактора, отличающийся тем, что, с целью повьппения выхода свободных монокарбоновых кислот, дополнительно измеряют количество кислого мыла и регулируют расход углекислоты прямо пропорционально произведению количества кислого мыла на вязкость реакционной массы. (Л О5 00 О1 4 СО

2.62.7У2.72..(5

ч 2.53

I

I

..4

I f гл|

I 22 + ч - II t I 35 8 ff V 7 50 53 S6 S9 62

Фиг.1 Js 71 7« 77 0 t eS f ySvHti разложения %