Способ управления вертикальным реактором Советский патент 1987 года по МПК B01J19/00 G05D27/00 

Изобретение относится к способам управления технологическими процессами и может быть использовано в химической промьшшенности для управления вертикальным непрерывным реактором с внутренним циркуляционным контуром, газовой и жидкой фазами и перемешивающим устройством.

Цель изобретения - снижение затрат электроэнергии и повьшение производительности реактора.

Производительность вертикального реактора с внутренним циркуляционным контуром зависит от условий перемешивания, В свою очередь, заполнение определяет гидродинамику реактора и тем самым захват газа жидкостью. При изменении заполнения реактора жидкой фазой имеет место изменение поверхности контакта фаз, а следовательно, и производительности. Если принять за единицу заполнение реактора жидкой фазой, которое соответствует верхнему срезу циркуляционной трубы, то при увеличении заполнения реактора от О до 1 газосодержание и поверхность контакта фаз .увеличиваются, достигают максимума, а затем снижаются. Максимальное газосодержание, а следовательно, производительность соответствует заполнению реактора, равному,0,7-0,8 вьюоты циркуляционной трубы.

При изменении заполнения реактора также имеет место изменение нагрузки электропривода мешалки.

Изменение нагрузки электропривода перемешивающего устройства от заполнения реактора характеризуется наличием максимума и минимума. Максималь /ное значение нагрузки соответствует заполнению аппарата, при котором начинается перелив жидкой фазы из циркуляционной трубы в кольцевое пространство. Минимальное значение нагрузки соответствует заполнению реактора, при котором разность уровней в направляющем аппарате и кольцевом . пространстве наименьшая. Это заполнение равно 0,8-0,9 высоты циркуляционной трубы.

При изменении условий протекания процесса, вызывакнцих изменение вязкости жидкости, активности катализатора и др., характер кривых сохраняется, однако абсолютные величины экстремальных значений нагрузки электропривода перемешивающего уст0

0

ройства и расхода газа могут измеI НИТЬСЯ.

Таким образом, поддерживая заполнение реактора жидкой фазой соответствующим максимальному расходу газа обеспечивают наилучшие условия контакта газа с жидкостью и максимальную производительность.

Канал управления заполнение реактора - расход газа характеризуется v инерционностью, определяемой объемом жидкой фазы в реакторе и объемом газа в реакторе, и инерционностью, связанной с концентрацией газа, растворенного в жидкости в процессе химической реакции, в то время как канал управления заполнение реактора - нагрузка электропривода характеризуется только инерционностью, связанной с объемом жидкой фазы в реакторе. Использование обоих каналов для управления заполнением реактора позволяет обеспечить заполнение, соответствую5 щее максимальной производительности, с максимальным быстродействием.

На фиг. 1 представлен вертикальный циркуляционный реактор с перемешивающим устройством и системой управления для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - зависимости тока электропривода перемешивагацего устройства I f (Ч) и поглощения газовой фазы G « f(f) от заполнения реактора жидкой фазой, полученные экспериментальным путем, а также результирующая кривая f (Ч), полученная в результате алгебраического сложения этих зависимостей,

Реактор состоит из корпуса 1,

направлякйдего аппарата 2 и перемеши- вакицего устройства 3, которое приводится во вращение электродвигателем 4, Нагрузка электродвигателя измеC ряется и преобразуется в пропорциональный сигнал датчиком 5 типа Е824 и электропневмопреобразователем типа ЭПП, Сигнал от датчика 6 расхода газовой фазы преобразуется в пропорциональный сигнал элементом 7. В сумматоре 8 типа ПФ1,1 происходит алгебраическое суммг рование этих двух сигналов, после чего результи- рующий сигнал подается на экстремальный регулятор 9 типа АРС2-0, который настроен на поиск минимума функции. По сигналу регулятора 9 через станцию 10 управления типа ПВ10.1Э осуществляется воздействие на исполни0

тельное устройство 11 (клапан типа ПОУ), установленное на трубопроводе входа жидкой фазы в реактор. Выход реакционной смеси из реактора стабилизируется регулирующим контуром, состоящим из датчика 12 расхода, регулятора 13 типа ПР2.5 и клапана 14 ПОУ. Давление в реакторе измеряется датчиком 15 и поддерживается постоянным при помошзн регулятора 16 типа ПР2.5, который воздействует на подачу газа в реактор с помощью клапана 17 типа ПОУ.

При осуществлении предлагаемого способа могут быть использованы и другие выпускаемые серийно приборы системы ГСП. В качестве примера реализации предлагаемого способа рассмотрим управление вертикальным циркуляционным реактором РГ2,5-6,4 с перемешиваюпщм устройством, используемым для непрерывной карбонатации базовых масел. Реактор объемом 2,5м рассчитан на давление 64 кгс/см. Жидкость, подаваемая в реактор, - масло, бензин, вода и катализатор. Газ - двуокись углерода.

Реактор работает следзгющим образом.

Допустим, систему включают в работу при заполнении реактора 0,5, расходе газа 19 и точке электропривода 48 А (фиг. 2). При этом на экстремальный регулятор 9 подается сигнал суммарной результирующей характеристики, равный 0,59 кгс/см Экстремальный регулятор 9 через

О

5

5

0

5

0

станцию 10 управления воздействует на клапан 11 и начинает увеличивать расход реакционной смеси. Заполнение реактора увеличивается до тех пор, пока регулятор не почувствует увеличение результирующей характеристики и остановится на минимальном ее значении, равном 0,15 кгс/см. Расход газа при этом равен 27 м /ч, а ток электропривода 34 А. Это соответствует заполнению 0,79.. Использование предлагаемого способа управления позволяет применительно к процессу карбонатации базовых масел в реакторе РГ 2,5-6,4 увеличить производительность реактора на 4,2 кг/ч и снизить потребляемую мощность на 5,28 кВт.

Формула изобретения

Способ управления вертикальным реактором с внутренним циркуляционным контуром и перемешивающим устройством, включающий изменение подачи жидкой фазы в реактор в зависимости от нагрузки электродвигателя мешалки, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат электроэнергии и повьшения производительности реактора, дополнительно измеряют расход газа, подаваемого в реактор, определяют суммарное значение расхода газа и нагрузки электродвигателя и минимизируют это суммарное значение изменением подачи жидкой фазы в реактор.

т

50 liO

w w

10

0 0,1 0,2 0, 0,if 0,50,6 0,7 0,S OJ91,01,1 1,2

0,6

0 0,i 0,20. 0,50,6U,7118 B,S 1.S 1.Ц2 i/

Фиг2

Редактор А,0гар

Составитель Г.Огаджанов

Техред А.Кравчук Корректор Е.Рошко

Заказ 7317/4Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

-B

fi)

Изобретение относится к способам управления вертикальньм реактором, может быть использовано в хи вм газа X 5ы8а8 ,, )ниднои Т (разы ЦТЗН мической про1« шшенности и позволяет снизить затраты электроэнергии и повысить производительность реактора. Способ реализуется САР, включающей контур регулирования подачи жидкой фазы в реактор 1 в зависимости от суммарного значения нагрузки электродвигателя 4, мешалки 3 и расхода газа (датчик 5 (Д) нагрузки, Д 6 расхода, сумматор 8, регулятор (F) 9, исполнительный механизм (ИМ) 11), контур регулирования расхода жидкой фазы из реактора (Д 12, Р 13, ИМ 14), контур стабилизации давления в реакторе (Д 15, Р 16, ИМ 17) 2 ил. с S е 1 00 диод wudMQu {разы