Способ автоматического управления процессом получения N-карбэтоксиметилпирролидон-2 и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК C08G63/00 G05D27/00 

пирролидон-2 путем подъема температуры реакционной массы в реакторе изменением подачи теплоносителя в рубашку реактора,при этом измеряют давление в реакторе, давление теплоносителя в рубашке реактора, а изменение подачи теплоносителя производят по временной программе в зависимости от давления теплоносителя в рубашке реактора с коррекцией по давлению в реакторе. Устройство дпя автоматического управления процессом получения N- карбэтоксиметилпирролидон-2 содержит реактор 1, датчик 2 давления в реакторе, позиционный регулятор 3, датчик 4 давления в рубашке реактора, пропорционально-интегральный регулятор 5, программный задатчик 6 датчик 7 температуры в реакторе, трехмембран- ный элемент сравнения 8, задатчик 9, трехмембранное реле 10, промежуточное реле 11, трехмембранное реле 12, переменный дроссель 13, RC-цепочка 14, промежуточное реле 15, элемент ИЛИ 16, промежуточное реле 17, исполнительный механизм 18, триггер 19, кнопку Пуск 20 и кнопку Стоп 21. 2 с.п. ,ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами, в частности, к управлению периодическим процессом получения Н-карбэтоксиметилпирролидон-2, и может быть использовано в медицинской . и химической промьшшенности. Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта за счет снижения потерь, связанных с уносом исходных компонентов с газовой смесью. Способ автоматического управления процессом получения N-карбэтоксиметилСО с 4 а 00 со Фис.2

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами, в частности к управлению периодическим процессом получения Ы-карбэтоксиметилпирролидон-2 и может быть использовано в медицинской и химической промьшленности.

Цель изобретения - повышение выхода целевого продукта путем снижения потерь, связанных с уносом исходных компонентов с газовой смесью.

В способе автоматического управления процессом получения N-карбэтокси- метилпирролидон-2 путем подъема температуры реакционной массы в реакторе изменением подачи теплоносителя в рубашку реактора, дополнительно измеряют давление в реакторе, давление теплоносителя в рубашке реактора, а Изменение подачи теплоносителя производят по временной программе в зависимости от давления теплоносителя в рубашке реактора с коррекцией п давлению в реакторе.

Дпя поддержания температурного режима протекания реакции получения N-кapбэтoкcимeтилпиppoлидoн-2 используется в качестве теплоносителя водяной пар. Количество тепла в паре находится в прямой зависимости от да ления. Чем больше прогревается пар, тем вьше его давление. Для прогрева реакционной массы необходимо постоянное увеличивающееся поступление тепла. Теплоноситель с температурой ниже или равной температуре точки кипения реакционной массы не прогревает ее до этой температуры сколько бь1 его не подавали в рубашку реактора. Показатель расхода (количество) теплоносителя использовать нет смысла. Температура пара, его теплоемкость, зависят от его давления. Это и используется в.управлении реакцией. Реакция протекает с постоянным увеличением температуры реакционной мас0 сы и поглощения тепла, уносимого вы- деляемьми газами. Величина давления пара в рубашке реактора постоянно увеличивается по программе протекания самой реакции, обеспечивая пода5 чу необходимого количества тепла реакционной массе, и прекращается при цовьш1ении давления в реакторе, которое зависит от количества газов, выделяемых реакцией. Увеличение или

0 уменьшение количества выделяемых газов зависит от количества подаваемого тепла, что и используется для управления проведения реакции на оптимальном уровне.

Используется перегретый пар высокого давления, который, отдавая пол- |Ностью тепло, превращается в конденсат и через конденсационный горшок возвращается в магистраль возврата

30 конденсата.

Для достижения поставленной цели необходимо проведение реакций на оптимальном режиме, когда образуется только необходимое количество выде- 35 ляемого газа, при котором унос компонентов реакции минимальный. Особенность реакции получения N-карбэтоксиметилпирролидон-2 заключается в том что она требует постоянного медленного подъема температуры реакционно массы с небольшим избытком тепла, кторый необходим для быстрого воспол нения того количества тепла, которо уносится с образовавшимся хлористым метилом, продуктом реакции. Количество, тепла для реакции необходимо знать и подавать с опережением на время, которое выражено инерционностью передачи тепла от теплоносителя через стенку реактора к реакционной массе. Количество тепла в теплоноси- теле находится в прямой зависимости от его давления. Измеряя давление теплоносителя в рубашке реактора, получают информацию о теплоемкости теплоносителя. Подъем давления теплоно- сителя в рубашке реактора по расчетной временной программе позволяет подавать то количество теплоносителя, которое необходимо для любого момент протекания реакции.

На фиг. 1 показана экспериментально полученная зависимость температуры реакционной массы от давления теплоносителя в рубашке реактора, (где .д С - температура реакционной массы - время протекания реакции, ч; Р - давление теплоносителя в рубашке реактора, кг/см), из которой виднр, что достижение реакционной массой любой точки температуры при ее подъеме соответствует определенному давлению теплоносителя в рубашке реактора и времени, за которое реакционная масса примет эту температуру; на фиг.2 - схема устройства дпя осуществления способа.

Так как временная программа рас- читана на подачу теплоносителя с небольшим избытком тепла,.то возможно постепенное накапливание тепла, что приводит к кратковременному ускорению реакции, увеличению хлористого метипа и увеличению давления в реакторе. Измерение давления в реакторе позволяет управлять выделением хлористого метила, прекращая подачу теплоносителя и останавливая временную программу, при увеличении давления в реакто ре на время, необходимое дпя поглоще

ния реакционной массой накапливающего- ся избытка тепла.

Введение реакции по предлагаемому способу позволяет уменьшить унос ком

, |гjn25

.,« 35

40

0

5

понентов реакции и увепичить выход целевого продукта.

Предлагаемое устройство дополнительно снабжено датчиком давления в реакторе,.датчиком давления теплоносителя в рубашке реактора, позиционным регулятором, программным задатчи- ком триггером, трехмембранным элементом сравнения, двумя трехмембранными реле, тремя промежуточными реле, элементом ИЛИ, переменным дросселем, RC-цепочкой, задатчиком, кнопками Пуск и Стоп, причем камера Переменная пропорционально-интегрального регулятора подключена к выходу датчика давления в рубашке реактора, камера Задание соединена с выходом программного задатчика, а выход регулятора через первое промежуточное реле подключен к исполнительному механизму на линии подачи теплоносителя, позиционный регулятор соединен с входом с датчиком давления в реакторе, а выходом через элемент ИЛИ - к камере Запрет.; первого промежуточного реле и к камере Запрет второго промежуточного реле, подсоединенного входом к выхоЛ первого трехмембран- ного реле, а выходом подключенного к входу программного задатчи1 :а, а переключающей камерой соединен с переключающей камерой первого промежуточного реле и выходом триггера, вход которого соединен с кнопкой Пуск, а переключающая камера - с кнопкой Стоп, плюсовая камера трехмембран- ного элемента сравнения подключена к выходу датчика температуры в реакторе, минусовая камера подключена к выходу задатчика, а выход - к переключающим камерам первого и второго трехмембран- ного реле, выход последнего одновременно подсоединен непосредственно к переключающей камере, через переменный дроссель - к выходу и через RC- цепочку к камере Запрет третьего промежуточного реле, выход с которого подключен к элементу ИЛИ.

Устройство для осуществления способа (фиг. 2) содержит реактор 1, в котором установлен датчик 2 давления в реакторе, к выходу которого подключен позиционный регулятор 3, датчик 4 давления в рубашке реактора, к выходу которого подключена камера Переменная пррпорционально-инте грально- го регулятора 5, камера Задание которого подключена к выходу програмного задатчика 6 (типа П31.2ЭА), атчик 7 температуры в реакторе, выход ыход с которого подключен к плюсовой камере трехмембранного элемента 8 сравнения, к минусовой камере которого подключен выход задатчика 9. К выходу элемента 8 подключены пере- ключающие камеры трехмембранного реле Ю, выход которого через промежу- Q точное реле 11 подключен к входу программного задатчика 6, и трекмембран- ного реле 12, выход с которого одновременно подключен непосредственно к переключающей камере, через перемен- 15 ный дроссель 13 - к входу и через RC-цепочку 14 - к камере Запрет промежуточного реле 15, выход с кото рого через элемент ИЛИ 16 подключен к камере Запрет промежуточного ре- 2о ле 17, вход которого подключен к выходу пропорционально-интегрального регулятора 5, выход - к исполнительному меха низму 18 на линии теплоносителя в рубашку регулятора 1, а пере- 25 ключающая камера подключена к выходу триггера 19, вход которого подключен к выходу кнопки 20 Пуск, а переключающая камера - к выходу кнопки 21 Стоп. Выход позиционного регуля- зо тора 3 подключен к элементу 16 ИЛИ и камере Запрет промежуточного реле 11, переключающая камера которого подключена к выходу триггера 19.

Устройство работает следующим образом.

Перед пуском реактора 1 в работу, после загрузки всех компонентов реакции, с датчика 2 давления поступает

35

сигнал меньше величины задания позиционному регулятору 3, на вьгходе которого формируется сигнал, равный нулю, с выхода датчики 4 давления по- ступает в камеру Переменная пропорционально-интегрального регулятора 5 сигнал по величине меньше величины задания, поступающей в камеру Задание от программного задатчика 6, сигнал с которого равен величине давления теплоносителя в рубашке реактора 1 для прогрева реакционной массы до температуры точки кипения, и на выходе регулятора 5 формируется аналоговый сигнал рассогласования, с выхода датчика 7 температуры в плюсовую камеру трехмембранного элемента 8 сравнения поступает сигнал по величине меньше величины задания от задатчика 9, которая поступает в мину5 о

5

0

5

0

5

совую камеру и равна величине сигнала от датчика 7 температуры при точке начала кипения реакционной массы.

Устройство включается в работу кнопкой 20 Пуск, выходной сигнал с которой включает триггер 19, который выходным сигналом одновременно. переключает промежуточное реле 11, подготавливая разрешение для поступления выходного сигнала с трехмембранного реле 10 на вход программного задатчика 6 при достижении температуры начала кипения реакционной массы, и промежуточное реле 17, которое пропускает выходной сигнал с пропорционально-интегрального регулятора 5 к исполнительному механизму 18, который открывается и подает теплоноситель в рубашку реактора 1, давление теплоносителя возрастает до величины задания от программного задатчика 6 и поддерживается пропорционально-интегральным регулятором 5 до достижения реакционной массы своей точки начала кипения. С увеличением температуры реакционной массой на выходе датчика 7 температзфы в реакторе пропорционально увеличивается сигнал и при достижении точки кипения реакционной массы, т.е. величины задания от задатчика 9, на выходе трехмембранного элемента 8 сравнения формируется сигнал, равный единице, который переключает трехмембранное реле 10, выходной сигнал с которого запускает двигатель программного задатчика 6, а. также переключает трехмембранное реле 12, единичный сигнал с которого через переменный дроссель 13, промежуточное реле 15 и элемент 16 ИЛИ переключает промежуточное реле 17 и закрывает исполнительный механизм 18, прекращая подачу теплоносителя на время, ограниченное RC-цепочкой 14, которое необходимо для прогрева реакционной массы в первый момент начала реакции за счет того теплоносителя, который находится в рубашке реактора 1. После временной задержки выходной сигнал с пропорционально-интегрального регулятора 5 снова открывает исполнительный механизм 18, а задание с программного задатчика 6 начинает увеличиваться. С увеличением задания поднимаются давление теплоносителя в рубашке и температура реакционной массы в реакторе 1.

Подъемом температуры реакционной массы управляет регулятор 5 воздействием на исполнительньй механизм 18 на линии подачи теплоносителя в рубашку реактора 1, сравнивая давление теплоносителя в рубашке реактора 1 с заданием от программного задатчика 6. При наруиении режима реакции возрастает давление в реакторе I и дат- JQ чик 2 давления в реакторе выдает уп- равляющий сигнал позиционному регулятору 3, который выходным сигналом, переключая промежуточные реле 11 и 17, останавливает программный задат- |5 чик 6 и закрывает исполнительньй механизм 18. При поглощении избытка тепла реакционной массой давление в реакторе 1 нормализуется и позиционный регулятор 3 снова запускает про- 20 граммный задатчик 6 и открывает исполнительный механизм 18 на линии подачи теплоносителя в рубашку.

После окончания реакции устройство выключается кнопкой 21 Стоп, а про- 25 граммный задатчик 6 возвращается в сходное положение и останавливается.

Таким образом, обеспечивается подъем температуры в реакторе на оптималь ном уровне в любой момент времени, предотвращая бурное выделение хлористого метила из реакционной массы.

Использование изобретения по сравнению с прототипом позволяет увеличить выход целевого продукта на 2,2%.

Формула изобретения

щее реактор, датчик температуры реакционной массы в реакторе, пропорционально-интегральный регулятор подачи теплоносителя в рубашку реактора с исполнительньм механизмом, о т личающееся тем, что, в ег состав дополнительно введены датчик давления в реакторе, датчик давлени теплоносителя в рубашке реактора, ;.о зиционный регулятор, программный задатчик, триггер, трехмембранный элемент сравнения, первое и второе трех мембранные реле, первое, второе и третье промежуточные реле, элемент ИЛИ, переменный дроссель, RC-цепочку задатчик, кнопки Пуск и Стоп, прчем камера Переменная пропорционально-интегрального регулятора соединена с выходом датчика давления в рубашке реактора, камера Задание - с выходом программного задатчика, а выход пропорционально-интегрального ре гулятора через первое промежуточно реле соединен с входом исполнительного механизма подачи теплоносителя, вход позиционного регулятора соединен с выходом датчика давления в реакторе, выход позиционного регулятора - с камерой Запрет второго промежуточного реле, а через элемент ИЛИ -с камерой Запрет первого промежуточного реле, вход второго промежуточного реле соединен,с выходом первого трехмембранного реле, выход второго промежуточного реле соединен с входом программного задатчика, переключающая камера второго промежуточного реле соединена с переключающей камерой первого промежуточного реле и выходом триггера, вход которого соединен с кнопкой Пуск, а переключающая камера - с кнопкой Стоп плюсовая камера трехмембранного элемента сравнения подключена к выходу датчика температуры в реакторе, минусовая камера соединена с выходом задатчика, выход трехмембранного элемента сравнения соединен с переключающими камерами первого и второго трехмембранных реле, выход второго трехмембранного реле соединен непосредственно со своей переключающей камерой, через переменный дроссель с входом третьего промежуточного реле и через RC-цепочку - с камерой

Запрет третьего промежуточного реле, выход которого соединен со своим входом.

125 120 115 110

т

102

99 91 95

90

оЩд в г 2,: 2 Д7 4 4 s,5 r/cfi

Й/г./