Способ автоматического регулирования процесса диазотирования Советский патент 1990 года по МПК C09B39/00 G05D27/00 

Изобретение относится к автома-4 тизации технологических процессов получения азокрасителей и может быть использовано в химической промышленности.

Цель изобретения - увеличение выхода красителей и улучшение их колористических свойств.

На фиг,1 представлена схема автоматического регулирования процесса диазотирования; на фиг.2 - блок-схема алгоритма управления.

Система управления (фиг.З) содержит датчик 1, регулятор 2, регулирующий клапан 3. расхода суспензии амина, датчик 4, регулятор 5, регулирующий клапан 6 общего расхода нитрита натрия, анализатор 7, регулятор 8, регулирующий клапан 9 расхода нитрита натрия во вторую секцию аппарата, анализатор 10, регулятор 11, регулирующий клапан расхода нитрита натрия в первую секцию аппарата, датчик 13 температуры во второй секции аппарата, логическое устройство 14, регулятор 15, регулирующий клапан 16 расхода хладагента в первую секцию аппарата, датчик 17 температуры на выходе аппарата диазотирова ния, регулятор 18, регулирующий клапан 19 расхода хладагента в последнюю секцию аппарата, датчик 20 количества (проскока) твердой фазы амина и датчик 21 концентрации азотистой кислоты на выходе аппарата диазотирования.

Способ автоматического регулирования процесса диазотирования осуществляется следующим образом.

Автоматическая система регулирования, включающая датчик 1 расход выход которого связан с регулятором 2, воздействующим на клапан 3, стабилизирует расход суспензии амина. Коррекция задания регулятору 2 осуществляется логическим устройством (ЛУ) 14, сигнал с которого подается непосредственно на регулятор 2. ЛУ 14 задаются требуемые значения концентрации азотистой кислоты в диазо таторе на выходе аппарата, температуры во второй секции аппарата, а также допустимая величина проскока твердой фазы амина яа выходе аппарата диааотирования. На вход ЛУ 14 поступают сигналы с датчика 21, про порциональной концентрации азотисто кислоты в диазотаторе, датчика 20, пропорциональный проскоку твердой Лазы амина, датчика 13 температуры.

Работу автоматический системы регулирования поясняет блок-схема (на фиг.2).

Сигнал с датчика 20 проскока твердой фазы амина, датчика 21 концентрации азотистой кислоты и датчика 13 температуры во второй секции аппарата поступают на ЛУ 14. Если значение Ј проскока твердой фазы амина превышает допустимое значение

АП« проскока, а значение концент 6 А°я „ вых рации азотистой кислоты С ftl на

выходе аппарата не превышает задан- ,о.

но го С

ft

значения, то с ЛУ поступа

управляющий сигнал на регулятор 2 расхода с целью уменьшения расхода G°. солянокислой суспензии амина на вход аппарата диазотирования. Уменьшение расхода приводит к увеличению времени пребывания частиц амина в аппарате и, как следствие этого, к уменьшению { проскока

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

твердой фазы амина на выходе аппарата диазотирования.

Если же значение Ј проскока твердой фазы амина превышает допустимое значение Ј 0(1 проскока,

и значение концентрации азотистой

„ вы

кислоты САк на выходе аппарата тоже превышает заданное Сд значение концентрации, тогда в ЛУ 14 производится сравнение значения температуры Т4 во второй секции аппарата и допустимого значения Тдоп температуры во второй секции. Если значе-t ние температуры Тг во второй секции превышает допустимое значение Тдоп ; то с ЛУ 14 поступает сигнал на регулятор 2 расхода с целью уменьшения расхода GL солянокислой суспензии амина на вход аппарата диазотирования.

о

Если значение температуры Т во второй секции не превышает до

пустимое значение Тдоп, то с ЛУ 14 поступает сигнал на регулятор 15 расхода хладагента с целью уменьшения подачи хладагента в первую секцию аппарата. Это приводит к увеличению температуры реакционной массы секции и, следовательно, к улучшению растворения твердых частиц амина, В результате этого уменьшается значение Ј проскока амина на выходе аппарата.

Если же значение Ј проскока твердой фазы амина не превышает допустимое значение {J оп проскока, а значение концентрации азотистой

кислоты C.v на выходе аппарата пречалвышает заданное Сдл значение, то с

ЛУ 14 поступает сигнал на регулятор 2 расхода, с целью увеличения расхода G солянокислой суспензии амина на вход аппарата диазотирования, так как повышенная концентра 6Ы „

ция САК азотистой кислоты при отсутствии { проскока на выходе аппарата говорит о недостатке амина. В случае, если значение % проскока твердой фазы амина и значение

- вых концентрации азотистой кислоты САК

на выходе аппарата не превышают заданных значений, система автоматического регулирования управляющий сигнал не вырабатывает, так как процесс протекает нормальв.0.

Управляющие воздействия вырабатываются дискретно. Это вызвано

тем, что объект имеет большое транспортное запаздывание по каналам регулирования. Поэтому сначала вырабатывается импульсный сигнал управления, который поступает, в зависимости от ситуации, либо на регулятор 2, либо на регулятор 15. Затем, спустя некоторое время t, система делает следующий анализ ситуации и IQ вырабатывает следующий импульсный сигнал управления.

Автоматическая система регулирования, включающая датчик 4 расхода, выход которого связан с регулятором 15 5, воздействующим на клапан 6, стабилизирует общий расход нитрита натрия в аппарат.

Концентрацию азотистой кислоты в первой и второй секциях аппарата 2о диазотирования контролируют с помощью анализаторов 7 и 10 состава ч Сигналы с анализаторов 7 и 10 поступают на регуляторы 8 и 11 соответственно, которые, воздействуя на кла- 25 паны 9 и 12, регулируют подачу нитрита во вторую и первую секции аппарата.

Автоматическая система регулирования, включающая датчик 17 темпера- зо туры, выход которого связан с регулятором 18, воздействующим на клапан 19, стабилизирует температуру на выходе аппарата диазотирования.

Пример. В качестве метода исследования работы автоматической .системы регулирования используют метод математического моделирования. Составляют математическую модель процесса регулирования труднораствори- 40 мых аминов. Программа для расчета модели написана на алгоритмическом языке ПЛ/1, Исследование работы АСР проводится на ЭВМ ЕС 16. Задаются

Уменьшаем расход G до 0,01 л/с.

На выходе имеем { 0,10%; С

вы к

0 „ моль 2,3 ----.

Увеличиваем расход до GЈ 0,09 л На выходе имеем Ч 0,21% и С J

3 . ltfj 2Јь.

л

В итоге значение проскока твердой фазы амина и концентрации азотис той кислоты не превышает допустимых значений.

П р и м е р 2. Изменился гранулометрический состав у° (г) суспензии амина на входе в аппарат диазотирова ния . Начальный расход суспензии амина G° 0,027 л/с.

На выходе имеем следующие значе8ЬК

ния: I 0,01%; Слк

п°с.

-09 22Ь. - 0,9 л ,

гс «I

Увеличиваем расход до «ц 0,045 л/с. На выходе имеем Ч 0,6%

Г8Ь -. МОЛЬ АК - (J,JJ - .

Повышаем температуру до Т Имеем на выходе Ј

12ЙС

ebix 0,6% См

0,31 ййЈ.

л

5

Еще увеличиваем температуру Т

35

. Получаем 2 0,5% С

еых АК

„ о,023 2Й. л

амина G,

.Увеличиваем расход

0,05 л/с. Получаем % 0,45% САТ

0,01 H2J2.

В результате действий системы значение проскоков твердой фазы

л

амина и значение концентрации азотистой кислоты на выходе аппарата эоь - „лл, моль лц не превышает допустимых значений, следующие значения: С,, 0,0096 ---: Необходимость использования алгоритмов управления, реализованных с помощью логического устройства, -следует из следующих соображений. Если 5о использовать вместо предлагаемого алгоритма два обычных контура регу{Лоп 0,5%; Т 14°С.

Зти данные взяты из регламента на производство пигмента алого.

Пример 1. Изменилась концентрация амина на входе в аппарат

лирования по проскоку амина и концентрации азотистой кислоты на выходе аппарата, то может возник- gg нуть следующая ситуация. Пусть значение проскока твердой фазы амина на выходе реактора выше допустимого значения и значение концентрации азотистой кислоты на выхо

.. моль моль

0,1 на Cft 0,3

л л

чальный расход суспензии амина GU 0,27 л/с.

На выходе имеем -следующие значения

моль л

1 2,1%; elf 2,

Уменьшаем расход G до 0,01 л/с.

На выходе имеем { 0,10%; С

вы к

0 „ моль 2,3 ----.

Увеличиваем расход до GЈ 0,09 л/с На выходе имеем Ч 0,21% и С J «

3 . ltfj 2Јь.

л

В итоге значение проскока твердой фазы амина и концентрации азотистой кислоты не превышает допустимых значений.

П р и м е р 2. Изменился гранулометрический состав у° (г) суспензии амина на входе в аппарат диазотирования . Начальный расход суспензии амина G° 0,027 л/с.

На выходе имеем следующие значе8ЬК

ния: I 0,01%; Слк

-09 22Ь. - 0,9 л ,

п°с.

Увеличиваем расход 0,045 л/с. На выходе

Г8Ь -. МОЛЬ АК - (J,JJ - .

Повышаем температуру до Т Имеем на выходе Ј

ebix 0,6% См

0,31 ййЈ.

л

5

Еще увеличиваем температуру Т

. Получаем 2 0,5% С

еых АК

„ о,023 2Й. л

амина G,

.Увеличиваем расход

0,05 л/с. Получаем % 0,45% САТ

0,01 H2J2.

В результате действий системы значение проскоков твердой фазы

лирования по проскоку амина и концентрации азотистой кислоты на выходе аппарата, то может возник- gg нуть следующая ситуация. Пусть значение проскока твердой фазы амина на выходе реактора выше допустимого значения и значение концентрации азотистой кислоты на выхо

де также выше заданью го значения. Такая ситуация вполне реальна. Тогда контур регулирования по проскоку уменьшает расход солянокислой суспензии амина на входе в реактор, а Контур регулирования по азотистой кислоте наоборот - увеличивает, что приводит к потере устойчивости всей истемы автоматического регулирова- ния процессом диазотирования.

Таким образом, предлагаемый способ регулирования процесса диазотирования обладает следующими преимуществами по сравнению с известным. Учиты- вается влияние нескольких возмущающих воздействий, действзпощих на процесс одновременно, за счет применения алгоритма управления, реализуемого ЛУ, тем самым повышаются колористи ческие свойства продукта.

Определение значений управляющих воздействий (расхода суспензии, амина на входе в аппаратs расхода хладагента в первую секцию аппарата) осущест- вляется с высокой точностью за счет измерений дополнительны координат состояния объекта, что приводит к сокращению расходных норм сырья.

Распознавание причин рассогласо- вания текущих значений регулируемых параметров и заданных и дискретная реализация управляющих воздействий в условиях большого транспортного запаздывания по каналам регулирования позволяет повысить качество регу лирования и запас устойчивости системы управления,, что приведет к стабильности качества продукта,

Экономическая эффективность при заданной производительности 500 т красителя в год достигается за счет увеличения степени превращения амина на 1,5% по сравнению с базовым вариантом „

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования процесса диаэотирования, вклю™ чающий стабилизацию обш,его расхода нитрита натрия в аппарат диазотирования, температуры на выходе аппарата диазотирования изменением подачи хладагента в последнюю секцию аппарата, концентрации азотистой кислоты в первой и второй секциях аппарата диазотирования изменением подачи нитрита натрия в эти секции, регулирования суспензии амина в первую секцию аппарата диазотирования, температуры,во второй секции аппарата диаэотирования изменением подачи теплоагента в эту секцию и.измерение количества твердой фазы амина и концентрации азотистой кислоты на выходе аппарата диазотирования„ отличающийся тем„ что, с целью увеличения выхода красителей и улучшения их колористических свойств, сравнивают измеренные значения температуры во второй секции аппарата диазотирования, количества твердой фазы амина и концентрации азотистой кислоты на выходе аппарата диазотирования с допустимыми значениями, при достижении измеренного значения количества твердой фазы амина на выходе аппарата диазотиро- иания допустимого значения уменьшают подачу суспензии амина в первую секцию аппарата диазотирования, при достижении измеренного значения концентрации азотистой кислоты на выходе аппарата диазотирования допустимого значения увеличивают подачу суспензии амина в первую секцию аппарата диазотирования, при достижении текущих значений количества твердой фазы амина и концентрации азотистой кислоты на выходе .аппарата диазотирования допустимых значений увеличивают температуру во второй секции аппарата диазотирования, а при достижении текущих значений количества твердой фазы амина и концентраций азотистой кислоты на выходе аппарата диазотирования и температуры во второй секции аппарата диазотирования допустимых значений уменьшают подачу суспензии амина в первую секцию аппарата диазотирования.

йиозеро&яйор

«О peiU/iflibPu

С а г на а . упрощений W poS

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов получения азокрасителей, может быть использовано в химической промышленности и позволяет увеличить выход красителей и улучшить их колористические свойства. С этой целью стабилизируют общий расход нитрита натрия в первой и второй секциях аппарата в зависимости от концентрации азотистой кислоты в этих секциях, стабилизируют температуру на выходе аппарата диазотирования изменением подачи хладагента в последнюю секцию аппарата, измеряют "проскок" твердой фазы амина на выходе аппарата диазотирования, регулируют температуру во второй секции аппарата изменением подачи теплоагента в первую секцию аппарата, если "проскок" амина и концентрация азотистой кислоты на выходе аппарата диазотирования превышают заданные значения, регулируют расход солянокислой суспензии в питании реактора, если "проскок" твердой фазы амина на выходе реактора диазотирования превышает заданное значение, а концентрация азотистой кислоты на выходе аппарата диазотирования ниже заданной, или если "проскок" твердой фазы амина на выходе аппарата диазотирования ниже заданного значения, а концентрация азотистой кислоты на выходе аппарата выше заданной. 2 ил.