Устройство для автоматического управления процессом нитрования Советский патент 1990 года по МПК B01J19/00 G05D27/00 

1

(21)4416737/31-26

(22)22.03.88,

(46) 15. Л.90. Бкш. № 42

(71)Ленинградский технологический институт им. Ленсовета и Всесоюзный научно исследовательский химико- фармацевтический институт

им. Серго Орджоникидзе

(72)В.А.Лукашин, В.И.Сахненко, В.Г.Зарембо-Рацевич, В.В.Кашмет, П.С.Зубарев, В.В.Сотников, Е.В.Захаров, О.Н.Волжина

и М.В.Соколов

J53) 66.012-52 (088.8)

(56) Обновленский П.А. и др.Эффективность автоматического управления хими ко-технологическими процессами. Л. : . Машиностроение.

Авторское свидетельство СССР № 1230667, КЛ..В 01 J 19/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НИТРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к управлению зкзотермическит-да процессами, осуществляемыми в реакторах полунепрерывного действия (РПНД), может найти применение в химической, нефтехимической, химико-фармацевтической витаминной, пищевой промышленностях. . и позволяет повысить точность регули-

рования температуры и сократить длительность дозировки. Сущность предлагаемого технического решения состоит в применении трубы, расположенной внутри мерника, для передавлива- ния дозируемого компонента с определенной скоростью через соединительную линию в реактор, использование линии подачи сжатого воздуха с дросселем в газовую полость мерника через трехходовой регулирующий клапан, привод которого связан с адаптивным регулятором, а второй выходной патрубок (боковой) соединен с атмосферой для стравливания давления, причем на соединительной линии расположен обратный клапан, препятствующий обратному потоку реакционной массы при возник новении сифонного эффекта или появ- лении избыточного давления в реакторе из-за интенсивного газовыделения при деструктивном разложении реакционной массы. Введенный в систему управления блок уставок предназначен для выработки протйвоаварийных управляющих воздействий при опасном повьштении температуры, направленных либо на отсечку подачи компонента, либо на аварийный сброс содержимого

реактора. 2 ил.

с

(Л

о о

00

Изобретение относится к управлению экзотермическими процессами, осуществляемыми в реакторах полунепрерывного действия (РПНД), может найти применение в химической, нефтехимической, химико-фармацевтической, витаминной, пищевой промышленностях и позволяет повысить точность регулирования температуры и сократить длительность дозировки. Сущность предлагаемого технического решения состоит в применении трубы, расположенной внутри мерника, для передавливания дозируемого компонента с определенной скоростью через соединительную линию в реактор, использовании линии подачи сжатого воздуха с дросселем в газовую полость мерника через трехходовой регулирующий клапан, привод которого связан с адаптивным регулятором, а второй выходной патрубок (боковой) соединен с атмосферой для стравливания давления, причем на соединительной линии расположен обратный клапан, препятствующий обратному потоку реакционной массы при возникновении сифонного эффекта или появлении избыточного давления в реакторе из-за интенсивного газовыделения при декструктивном разложении реакционной массы. Введенный в систему управления блок уставок предназначен для выработки противоаварийных управляющих воздействий при опасном повышении температуры, направленных либо на отсечку подачи компонента, либо на аварийный сброс содержимого реактора. 2 ил.

Изобретение относится к управлению экзотермическими процессами химической технологии, осуществляемыми в. аг1паратах с нестационарной динами- ко и, и касается, в частности, вбпрб

сов регулирования температуры реакционной массы в реакторе полунепрерывного действия (РПНД), которое может найти применение в химической, лакокрасочной, химико-фармацевтической, витаминной, нефтехимической, пищевой и других отраслях промьшшенности при синтезе целевых и промежуточных продуктов.

Цель изобретения - повьшгение точности регулирования температуры реакционной массы и сокращение длительности дозировки компонента.

На фиг,1 представлена функциональная схема устройства автоматического управления РПНД; на фиг.2 - график изменения длительности дозировки в зависимости от вариант) подачи компонента.

На функциональной.схеме (фиг.1) изображены реактор 1 с последователь- но соединенными трубчатой перемычкой 2э рубашкой 3, змеевиком 4, мешалкой 59 двигателем б мешалки, клапаном 7 аварийного сброса, патрубками 8 и 9 подачихладоагента,в рубашку и выхода его из змеевика вытяжным патрубком 10 выхода газообразных продуктов реакции.

Через заливной патрубок И происходит заполнение реактора одним из исходных компонентов до отметки 12. , По окончании дозировки уровень реакционной массы в реакторе повышается до отметки 13.

Мерник 14, заполняемый через отсеч ной клапан 1.5 жидкостью до отметки 6j содержит трубу 17 передавливания не доходящую до днища мерника, по которой жидкость при наличии давления в мернике постепенно поступает с оп- редел.енным расходом в реактор. При этом, для исключения образования прямого сифонно-самостоятел ьного потока дозируемого компонента из мерника в реактор, при отсутствии управляющего воздействия первоначальный уровень дозируемого .компонента в мернике - отметка 16, должен быть равен или находиться несколько ниже исходного уровня реакционной массы в реакторе отметке 12,

Трехходовой клапан 18, установленный на крьшке мерника и нижним па- . трубком соединенный с его газовой полостью, служит для управляемой подач через верхний патрубок по линии 19 сжатого воздуха через настраиваемый дроссель 20 с одновременным стравливанием его через боковой патрубок 21 в атмосферу с созданием в мернике такого давления, которое обеспечивает требуемый расход компонента для поддержания заданной температуры реакционной массы в РПНД.

Настраиваемый дроссель снижает расход газа, подаваемого в мерник, исключая режим короткого замыкания в питающей пневматической магистрали. На линии 22, соединяющей мерник с реактором, расположен обратный клапан 23. Он предназначен для предотвращения, возможного обратного потока реакционной массы из реактора в мер- ник за счет образования сифона, при котором уровень его в реакторе в определенный момент времени становится существенно вьш1е уровня дозируе- мо.го компонента в мернике, или при возникновении избыточного давления в реакторе вследствие интенсивного газовыделения при аварийном деструктивном разложении реакционной массы.

Слив загрязненного остатка по окончании дозировки производится из мерника с помощью сливного клапана 24 в емкость отходов, который одновременно служит и для промывки мерника в случае прекращения работ. Температура реакционной массы контролируется датчиком 25 с вторичным измерительным прибором (ВИП) 26, снабжен- ным нормирующим преобразователем.

Для стабилизации температурного режима в РПНД служит адаптивный регулятор 27, реализующий принцип переменной структуры при функционировании в скользящем режиме, инвариантном к изменению параметров РПНД по управляющему каналу. Для выработки противоаварийных управляющих воздействий при опасных значениях служит блок 28 установок на два дискретных значения .(меньшее - для отсечки подачи компонента в реактор, а большее - для аварийного сброса содержимого реактора).

Аналоговый выход с адаптивного регулятора 27 соединен с приводом трехходового регулирующего клапана через первый вход логического элемента 29, реализующего функцию ЗАПРЕТ.

Один дискретный выход с блока 28 установок (БУ) соединен с-вторым входом элемента 29 ЗАПРЕТ, а другой дискретный выход с БУ 28 - с клапаном 7 аварийного сброса.

Для контроля уровня дозируемой жидкости в мернике служит ПИП 30 с ВИП 31, дпя измерения величины давления сжатого воздуха - ПИП 32 и ВИП 33, а для фиксирования значения

расхода дозируемого компонента, подаваемого в реактор, - П11П 34 с ВНП 35.

Устройство работает следующим образом.

Регламентный режим,При отрицательном отклонении температуры реакционн массы адаптивный регулятор 27 вырабатывает сигнал на перекрытие трехходового регулирующего кланана 1.8 таким образом, что степень о -крытия входного отверстия подачи сжатого воздуха из линии 19 увеличивается, а степень открытия бокового патрубка 21 - дросселирование сжатого воздуха в атмосферу - уменьшается, в результате чего под действием возросшего давления сжатого воздуха в воздушной полости мерника компонент с повьпиен- ной скоростью начинает подниматься по трубе передавливания в линию подачи компонента в реактор. Это приводит к возросшему расходу компонента в реактор, вследствие чего начинается повышение температуры реакционной массы.

При положительном отклонении температуры реакционной массы с адаптивного регулятора 27 поступает команда на изменение положения штока клапана 18 относительно седел в сторону уменьшения степени открытия входного от- иерстия из линии 19 подачи сжатого воздуха и увеличения степени открытия бокового патрубка 21 сброса воздуха в атмосферу. В результате этого давление в мернике 14 падает, что вызывает уменьшение подачи компонента в реактор и, как следствие, температура реакционной массы начинает снижаться, Такиг образом величина соотношения между подачек сжатого воздуха в мерник и его стравливанием в атмосферу рех улируется автоматически ПС сигналу с адаптивного регулятора температуры реакционной массы.

Аварийный режим.; При аварийном повышении температуры реакционной

16

массы до значения первой уставки /от28 поступает

сечка ко.чпонента) с БУ командный сигнал на элемент 29 ЗАПРЕТ, блокир. подачу управляющего сигнала с адаптивного регулятора 27 на трехходового регулирующего клапана 18; благодаря чему в последнем за счет возвратной пру- ж-кны привода входное отверстие подачи из линии 19 сжатого: воздуха будет

1606178

й

10

20

25

30

35

0

полностью перекрыто, а боковой па - трубок 21, связывающий воздушную полость мерника с атмосферой, полностью открывается:.давление в мернике падает до нуля.и подача компонента в р еактор прекращается. Обратный клапан 23 предотвращает возможный аварийный переток реакционной массы из реактора 1 в мерник 14 за счет появления сифонного эффекта или избыточного давления в реакторе вследствие интенсивного газовыделения, происходящего при аварийном режиме. При аварийном повышении температуры реакционной массы до значения второй уставки (аварийной сброс)с БУ 28 поступает командный сигнал на клапан 7 аварийного сброса для эвакуации содержимого реактора в аварийную емкость с целью предотвращения выброса реакционной массы или взрывного разрушения реактора .Таким образом, ценой вынужденных потерь целевого продукта предотвращается или локализуется опасное развитие аварийной ситуации.

Из графика (фиг.2) следует, что по сравнению с трехклапанной системой подачи дозируемого компонента в реактор (ломаная линия 1) применительно к процессу нитрования бензодиоксола 20% раствором HNO в хлористом метилене предлагаемое устройство для управления РПНД по передавливанию дозируемого компонента (наклонная прямая 2) обеспечивает существенное сокращение длительности дозировки компонента . (С- с с,) , где на оси абсцисс обозначено время слива компонента с,

5

, а на оси ординат - текущий объем дозирующего компонента в мернике Vjj..

Использование изобретения при автоматизации процесса нитрования бензодиоксола для синтеза 3,4-мети- лендиоксинитробензола, являющегося промежуточным продуктом в производстве оксолиновой кислоты - важного Q лекарственного препарата, позволяет до ±0,25 К повысить точность стабилизации температурного режима реакционной массы в РПНД и сократить длительность дозировки компонента в , реактор.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления процессом нитрования в

реакторе полунепрерывного действия, соединенном линией дознровки компонента в реактор с мерником, содержащее последовательно соединенные датчик н адаптивный регулятор темнературы реакнионной массы, блок уста век, датчик уровня и давления в мер- нике, датчик расхода компонента и клапан аварийного сброса реакционной массы на выходе реактора, о т л и - ч .а ю iif е е с я тем, чт.о, с нельга повышения точности регулирования температурь реакнионной массы и сокра- ;11,ення длительности дозировки компонента; оно донолните пьно содерхснт трубу для передавливания дозируемого компоп -нта и пеактор, обратный клапан, линию подачи сжатого воздуха в газовую полог ь мерника, настраиваемый дроссель., трехходовой клапан

79

С/

I

,(;

i

/

ч)

Л у

и логический элемент ЗАПРЕТ, гфи дтом опрятный клап, устанс:ялен на дпя передавливая я дозируемого компонента в реактор, настраиваемый дроссе.гН) и трехходовой к;1аг ан последовательно установлены на линии подачи сжатого воздуха в газовую полость черника 5 третий выходной патрубок трехходового клапана связан с г тмocфepoй, выход датчика температуры . массы подключен также к (зходу (ij if Ka уставок, первый выход которотч/ сое,дине.н с клапаном anapi iiHoro сбрсга реакционной массы., а второй В1лход с, ; ;за 1 с iiepBbiAi входом :югического эломенга ЗАПРЕТ; нод- . ,гп.) :еп - ым СБО(-П 1 Я уорь м вхо i.oM к вы хс Ду адаптнвпого регулятора,, а выхок приводу

ехходовог о клапана,

т

mfC i ..Л .-. mL...|Г:: -:Р |

1 -Г Ш------1 ---- Г

1-т)-1г::Г

1 -г 11-лс 7Ж J:

Фиг.2

60 Гд-60,С